发布时间：
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喀斯喀特弧第四纪火山活动地表和地下特征随时间的变化
限制地形和地壳结构的数据分辨率提高，为人们提供了新的定量方法，用以评估火山区省级规模的地表-地下连通性质。研究人员结合北美西部喀斯喀特弧（Cascades arc）的第四纪火山口填图数据、表面地形数据和各种地球物理数据集，探究了火山作用与下伏地壳结构之间的关系。结合火山口填图数据库，从该区的数字高程模型（DEM）中提取已知时代的火山机构，估算得出的体积可能占第四纪总喷发量的50％左右。火山机构体积和空间上火山口密度与指示上层地壳影响的各种地球物理数据联系密切。在整个岩浆弧的第四纪火山口下，地下结构变化与火山作用一致的现象很普遍，但与年轻火山口的联系更为强烈。在喀斯喀特山脉中部和南部，地球物理识别的岩浆特征增加，那里的火山喷发量最大，火山口间距很小。火山口和相关的地壳结构，以及空间上局部喷发相对于分散喷发的程度随时间变化，定义了整个弧段横向延伸约100 km的喷发中心，表明岩浆上升随时间变化而发生空间上的聚集。
原文链接：
Geology (2020) 48 (11): 1088–1093.
DOI：
（译者：唐演@CUGB）
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波罗的大陆在苏格兰的遗迹：基底地体在格林威尔造山运动期间的迁移
苏格兰加里东群岛北高地地体（NHT）内的太古宙基底被认为与劳亚大陆的前陆的刘易斯片麻杂岩有关。新的锆石U-Pb年龄表明，NHT基底显示了2823-2687Ma和1772-1655Ma岩浆作用的证据。第一组年龄与前陆太古宙片麻岩的结晶年龄相近。然而，第二个组年龄以及覆盖基底上的岩石单元的形成时间都晚于前陆内发育新生岩浆作用和沉积作用的时间，为其最年轻的主阶段之后的100–250Ma。此外，在NHT基底内没有前陆内常见的古元古代镁铁质和长英质侵入体存在的迹象。因此研究者认为，NHT与劳亚大陆的前陆缺乏对比的可行性。由于存在1100-1000 Ma的东格雷尔榴辉岩，分离前陆和NHT基底的加里东莫因逆冲断层被认为是被改造了的格伦维尔期缝合线。根据新的同位素数据，研究者认为NHT基底是波罗的大陆的碎片，在格林威尔造山运动期间侵位到劳亚大陆，是环北大西洋造山带基底地体迁移的又一实例。
原文链接：
Geology (2020) 48(11): 1094–1098.
DOI：
（译者：好名不敌备注的哥斯达黎加的棒棒的61）
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加蓬的古元古代Francevillian序列以及Lomagundi-Jatuli事件
加蓬古元古代Francevillian序列在全球早期氧化的概念，以及碳同位素值大幅度正向漂移（即Lomagundi-Jatuli事件，LJE）的成因中占据着重要地位。研究人员对一个长139米的Francevillian岩芯进行了详细的研究，岩芯的碳酸盐δ 13 C（δ 13 C carb ）值为5‰-9‰，向上减小趋近于0‰，这一趋势被很多其他研究人员认为是LJE及其结束的标志。然而，本次研究发现δ 13 C carb 值的变化与沉积相的变化相一致：浅海相以强正值为特征，而较深的水域（风暴浪基面之下）为0‰左右。对于δ 13 C carb 与沉积相的相关性，最可靠的解释是，浅海环境记录了局部物理和生物化学过程的同位素效应，驱动周围环境的溶解无机碳（DIC）达到较大值，而较深相中较小值（ 0‰）与开阔海洋的DIC相近，其中δ 13 C在很大程度上不受浅水环境中发生的分馏的影响。此外，海侵氧化还原作用为含锰矿物和化学营养微生物群落的形成创造了条件。其中还包括甲烷循环群落，其有机δ 13 C（δ 13 C org ）值为 47‰，Δδ carb-org 值高达46‰。因此，Francevillian碳同位素剖面反映了盆地的特定条件，并不是全球碳循环扰动或LJE结束的前兆。
加蓬Lastoursville次盆LST12岩芯Franceville层序的沉积模式。浅水碳酸盐岩（单元I-III）的特点是真光层生产力提高，促使环境中的溶解无机碳的 13 C富集并沉积碳酸盐。随后发生海侵（单元IV-VI），盆地加深，以同位素正常的海相碳酸盐沉淀为标志，同时在风暴波基面以下的氧化还原层发育锰富集。持续的海侵导致盆地最深处沉积了富含有机质的含甲烷生物群落的泥岩。
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Geology (2020) 48(11):1099–1104.
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（译者：好名不敌备注的哥斯达黎加的棒棒的61）
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砂粒跃移作用对粉砂的产生的有效性测试—对黄土解释的启示
黄土形成所需要的粉砂生成可归因于冰川系统（冰川研磨）和砂质沙漠（跃移诱发破碎）的地质过程。然而跃移作用对大量粉砂的产生的有效性还存在争议。了解沙漠中粉砂产生的潜力对于确定黄土的古气候具有至关重要的意义。为了更好评估风成磨损对粉砂的产生的重要性，该研究在一个设计用于模拟砂粒在25m/s速度的暴风中跃移的装置中进行实验性磨损。该研究与之前的工作与众不同的地方在于（1）长时间保持较高速度的测量强度，（2）清除预先存在的粉砂并设置对照组，（3）根据缩放结果来评估黄土堆积的潜力。根据一定的地质比例缩放实验获得的粉砂产生速率显示，风成磨损产生的粉砂不足以形成具有地质意义上的黄土沉积物。
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Geology(2020) 48(11): 1105–1109.
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（译者：中国地质大学（北京）地球科学与资源学院岩石学矿物学与矿床学在读硕士生徐睿）
14 太古宙和古元古代变质火山岩变质脱水作用中的金迁移
太古宙和古元古代绿岩带中的火山岩十分丰富，被认为是造山型金矿的潜在矿源。然而，金在这些岩石变质过程中的经历却鲜为人知。该研究对加拿大太古宙拉格兰德亚区和芬兰古元古代中央拉普兰绿岩带的一套变质岩石进行了金的超低检出限分析。这两个地区都有丰富的金矿资源，具有发现新的造山型金矿的巨大潜力。这些带中的变质火山岩分为拉斑玄武岩和钙碱性岩浆岩系列，其中原岩中金的含量用绿片岩相样品的金的Zr/Y幂律回归计算。在拉斑玄武岩中，金是相容元素，并随分异作用而减少；而在钙碱性岩石中，金是不相容元素，并随分异作用而增加。质量变化计算表明，在拉格朗德和中央拉普兰进行递进变质作用至形成上部角闪岩相的条件（> 550 ）期间，初始金含量损失高达77%和59%。本研究强调：第一，变质火山岩在太古宙和古元古代绿岩带变质作用中析出金，是造山型金矿床的良好潜在源岩；第二，变质火山岩的含金性受地幔源区和岩浆演化的控制；第三，变质脱挥发分模式可应用于太古宙和古元古代造山型金矿床。
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Geology (2020) 48 (11): 1110–1114.
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（译者：王天奇，中国地质大学（北京）地球科学与资源学院）
15
钙质超微化石将北冰洋沉积物的年代追溯到50万年以前
北冰洋中部更新世沉积物年龄波动较大，给重建古海洋学增加了相当大的不确定性。这个问题的根源在于北极海洋沉积物中记录的令人费解的磁极模式，以及缺乏能够提供校准的生物地层层位或连续的氧同位素地层图的微体化石。研究人员记录了在北冰洋中部的一个海洋沉积岩芯中发现的两个关键的钙质超微化石物种，为50万年以前的沉积物提供了有力的，并且可全球校准的年代界限。起关键作用的物种是颗石藻（Pseudoemiliania lacunosa），它们在万年间灭绝，而赫氏圆石藻（Emiliania huxleyi）则在万年间进化。这是第一次在北冰洋中部的沉积物中发现Pseudoemiliania lacunosa的化石。通过岩石地层对比，可以在北冰洋内450多公里的范围内找到含有这些年龄物种的沉积层。它们首次为北极这个区域的更新世沉积物年代学提供了明确的支撑，也为开发和测试其他用于测定北极海洋沉积物年代的地质年代学工具奠定了基础。
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Geology (2020) 48 (11): 1115–1119.
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（译者：黄永慧-中国地质大学（北京））
16
加拿大北部科迪勒拉山脉Tintina断层对岩石圈地幔的克拉通凿移的地震证据
位于加拿大西北部的加拿大北部科迪勒拉山脉（NCC）被划分为几个平行向右滑动的走滑断层，在晚白垩世和始新世之间累积了数百公里的位移。这些断层的深度范围，尤其是Tintina断裂（TF）对NCC岩石圈地幔的地壳构造组合和演化具有重要的影响意义，但是地球物理模型和地球化学数据仍然没有定论。该研究利用最新的三维纵波地震速度模型，解决了位于TF表层轨迹之下的最高地幔深度的一系列锐化的（~10km）纵波速度对比度（~4%）突变。代表了上地幔组构的地震各项异常数据显示在TF附近各向异性的方向和幅度大小发生了相似的变化。这些数据表明TF是岩石圈尺度的剪切带且在沿着TF恢复了430公里处的右侧位移后，纵波的速度快速异常与北美克拉通边缘轮廓一致。该研究认为，目前位于阿拉斯加东部的快速构造异常是Mackenzie克拉通的一块轮廓清晰的碎片，其在晚白垩世至始新世期间被TF凿穿并向西北位移。目前位于NCC南部的第二个克拉通碎片，可能与上地幔深度的Cassiar岩层有关。这些观察首次证明，大型岩石圈尺度的剪切带穿过难熔地幔，并且在世界范围内的科迪勒拉山脉内产生克拉通地幔物质的主要侧向位移的证据。
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Geology (2020) 48 (11): 1120–1125.
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（译者：袁梦）
17
金红石中纳米级微量元素团块的地球化学和地质年代学意义
金红石中的微量元素地球化学分析（例如：铅Pb，铀U，锆Zr）通常被用来获取地质事件的性质和时间。但是微量元素的迁移会影响温度和时间的厘定，且其迁移性的主控因素仍存在争论。鉴于此，研究人员使用电感耦合等离子体质谱法和原子探针层析成像表征了西澳大利亚Capricorn造山带中金红石的微米至纳米级微量元素分布。在大于20微米的尺度下，单个矿物颗粒中没有明显的微量元素分异，而且锆石谐和年龄1872 6 Ma（2σ）也没有同位素扰动的迹象。在纳米级尺度下，可以观察到20纳米的富微量元素（铝Al，铬Cr，铅Pb，钒V）团块。团块的 207 Pb/ 206 Pb比值为 （2σ），说明他们形成于结晶前，可能是区域变质作用的产物。作者认为这些团块是由于上部角闪岩相变质过程中瞬时形成的放射性破坏点捕获流体活动性元素形成的。这种捕获会影响团块中元素体扩散的活化能。团块较低的数量及密度指示了其形成时间，说明变质作用峰值温度持续时间较短，为小于10 百万年的事件。研究结果说明运用微量元素手段判断金红石中的体扩散将比假定其为均一介质时更为复杂。
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Geology (2020) 48 (11): 1126–1130.
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（译者：韩舒筠@CUGB/MQ）
18
次年稳定同位素记录揭示的南极洲西摩岛与白垩纪-古近纪界线附近两个灭绝期有关的气候变暖和季节性缺氧
碳酸盐双壳贝类高分辨率稳定同位素（δ 18 O和δ 13 C）增生的贝壳年轮年代学可以提供对了解灭绝期有用的次年环境记录，这种灭绝期通常是快速变化和不稳定的时期。该研究展示了在南极洲西摩岛白垩纪-古近纪界线（KPB）对Lahillia larseni双壳贝类的高分辨率连续采样结果。这些数据突出了δ 18 O和δ 13 C值不规则的两个灭绝期与形成化石的最后时期一致：一个是在KPB，另一个是在明显灭绝事件的15万年之前。由于表现为较低的δ 18 O值，该研究将这两个时期都解释为气候变暖的时期，并且有季节性缺氧，表现为低异常（ ‰至 ‰VPDB）的δ 13 C值和高的（2‰至19‰）的季节变化。低氧条件可能是较早灭绝事件的一种引发机制，并可能延长了KPB灭绝后的恢复时间。
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Geology (2020) 48(11):1131–1136.
DOI：
（译者：掉帧青年萧暮春@YU）
美编&校对：覃华清
谭承军陈姝媚王梅玲赵立群
（西北石油局规划设计研究院 乌鲁木齐830011）
摘要本文从对直井、水平井钻井地质设计的显著区别入手，研究水平井地质设计最重要的几个设计参数：水平段垂深、水平段有效长度、储层非均质性对水平井地质设计的影响及其设计优化。根据塔河油田三叠系底水油藏7口水平井的地质设计优化过程，可以得出以下几点认识：①陆相地层散布有厚薄不等、形态各异的泥质或钙质夹层、隔层，尤其是当储层非均质性比较严重时。这时的油藏描述一定要满足水平井开发对油藏的要求；②储量有限的小规模油藏不宜过早上“规模性的水平井开发方案”；③技术装备、人员素质和软硬设施的相对滞后，将影响水平井相对于直井“开发优越性”的发挥。
关键词砂岩底水油藏水平井钻井地质设计优化水平段垂深水平段长度
每一口钻井（不论是勘探井，还是开发井）要想达到钻井目的，取得预期的效果，其钻井地质设计的优劣是成功的基础。而开发水平井由于与直井有着诸多的不同，要想取得好的效果，其水平井地质设计就显得更为关键了。
对于塔河油田1号、2号区块，这种非均质性强的三叠系薄油层底水砂岩油藏而言，钻开发水平井，风险很大。因此，必须对每一口开发水平井进行认真的钻井地质设计，才能保证水平井水平段既要位于油层内储层物性较好层段，又要有足够大的避水高度和最优的水平段有效长度，以取得最好的开发效果。
1水平井与直井钻井地质设计的最显著区别
水平井是一种井斜角较大（一般大于83°），在目的层井段有水平或近似水平段的特殊定向井。其井眼轨迹一般来说分为三段：直井段、斜井段和水平段。严格讲，水平井、直井和斜井并没有本质上的区别，其间没有截然界限：水平井和直井可以看成是斜井的两个极端。但即便是这样，由于三者在井身轨迹上的差异也造就了它们在钻井地质设计上的差别。以下是水平井钻井地质设计中区别于直井的最为显著的5点：
（1）水平井的水平段方位及井位优选；
（2）水平段完钻层位、水平段垂深及避水厚度；
（3）水平段长度及有效水平段长度；
（4）水平段附近的储层非均质性；
（5）水平段A、B靶点的相对位置。
水平井的水平段方位及井位优选
水平井在平面上的投影不像直井那样是个点或长度非常有限的线段，故在布井时，存在一个方位问题。这个方位的选定一般要考虑这样几个因素：①构造应力方向；②最大水平渗透率方向；③与其他已有直井或水平井的合理配置；④剖面上和平面上，储层物性最好的部位（在满足避水厚度要求的同时）；⑤在其他条件满足的前提下，尽量平行构造等深线（或者A点相对于构造较高部位）。
水平段完钻层位、水平段垂深及避水厚度
对多油层砂岩底水油藏而言，有一个完钻层位问题。直井（开发井）一般完钻于最深油层的上部（探井或评价井可能钻穿所有油层）；水平井则要求按“水平井开发方案针对目的层”完钻（该目的层也可能是最深一个油层）。
水平井要求在“钻井地质设计阶段”，钻前就得根据邻井资料研究、设计好该水平井的完井垂深。垂深一旦确定，水平井水平段的避水高度也就确定了；直井的完井深度（由于井斜度较小，一般把斜深当作垂深使用）并不意味着射孔完井深度，故直井最后的避水厚度可以等“该井完钻后”，由电测曲线解释的各种新信息来综合确定。
而且，两者在避水高度的确定及夹层的利用上都有明显的区别（表1）。
表1直井、水平井水平段避水高度及夹层利用方面的差异Table1The differences of avoiding water altitude and using intermediate layer of straight well and horizontal well's horizontal segment
水平段长度及水平段有效长度
由水平井油藏工程理论研究可知，水平井水平段长度一般在300～500m为好。但在储层非均质性严重的情况下，水平段经常钻遇泥质或钙质夹层，这样，可根据MWD随钻电测资料，随时调整水平段的方位或水平段的长度（在地质条件允许的前提下）以满足水平井产能设计需求。
水平段附近的储层非均质性
水平段附近的储层非均质性对水平井的产能影响很大。故应该做好以下几项工作：
（1）做好钻前预测
在钻前，就必须根据临井资料做好微相划分、小层对比工作（尤其是夹层的划分与对比），做到钻前心里基本有数。
（2）做好随钻跟踪工作
进入造斜段后，应该加强随钻地质跟踪工作，随时根据MWD资料校对、调整钻前预测数据，使之更接近油层实际，即将中A靶前，一定要分清所钻遇泥岩是“目的层上部泥岩段的泥岩”，还是“目的层中的泥岩夹层”，以免“误顶”（错误判断目的层顶面）；反之亦然，所钻砂岩也有可能是“目的层上部泥岩段中的砂岩透镜体”，而不是“砂岩目的层”。
（3）随时调整
一旦发现实钻结果与设计不符，应该立即进行相应的动态调整，以指导生产。
水平段A、B靶点的相对位置
一般情况下，水平段的A端：
（1）放在油藏的高部位，海拔高度略大于或等于B端海拔；
（2）远离出水井（在水平段无法调整的情况下，宁可让B点靠近出水井）；
（3）在地面上，远离地面障碍，尽量靠近临井以便于管理。
2水平井主要设计参数的设计
水平井垂深设计
由于水平井在油层中的位置是永久性的，所以选择水平井水平段垂深就显得非常重要。利用底水油藏水平井“无因次临界产量公式”和三叠系底水油藏有关数据，计算出的结果是：底水油藏最佳避水程度（避水厚度／油层厚度）为（即水平段离底水的距离为油层厚度的88％）。
该油藏水平井数值模拟结果为：底水油藏最佳避水程度为～。
文献进一步指出：对于底水油藏而言，具体油藏开发地质条件参数无论怎么变，水平井水平段的避水程度几乎都是90％。
塔河油田三叠系底水油藏水平井水平段垂深设计时，避水程度原则上采用88％（由此损失的产能约10％）。
水平井水平段有效长度
水平井的产能只在一定范围内才与水平井水平段有效长度成正比，故在水平井钻井地质设计时，一定要根据具体油藏开发地质特征，优化水平段长度。
塔河油田三叠系底水油藏水平井水平段都采用筛管完井，考虑“水平段筛管相对粗糙程度”和油管尺寸，水平段最优长度为300～500m。
塔河油田三叠系底水油藏水平井水平段优化设计时，一般都在300～400m之间。
3水平井钻井地质设计的跟踪调整
实施过程中出现的问题
通过对塔河油田1号、2号区块7口水平井的钻井地质跟踪研究发现：
（1）原构造图不太落实
由于受超深层低幅背斜地震分辨率较低的限制，原构造图精度有限，经开发井实钻资料证实，塔河油田1号、2号区块三叠系底水油藏构造形态均有不同程度的变化。
如2号区块三叠系上油组：构造东部等值线向高点收缩，TK203井所在高点消失，含油边界内收，含油面积由原来的减少至;AN1井南东－S56井、AN2井北西为一低洼，TK202H-AN1井间构造高点移至AN1井，含油面积图由椭圆状变为马蹄状。
又如三叠系中油组：TK202H、AN1井南的构造西高点向东南移至TK201H及S56井东南一线，构造顶部变宽缓，西北部等值线向外略有延伸。TK202H为背斜相对低洼处。AN2井东北的构造东高点幅度减小，东部等值线向高点略有收缩。含油面积略有增加（从增至）。
（2）储层非均质性更趋复杂化
3个油组均存在严重的储层非均质性，层内分布不等数目泥质、钙质或泥质－钙质夹层，横向上夹层分布相当复杂。
设计调整的主要步骤及方法
（1）先修编构造图
新钻的水平开发井，若有导眼，根据导眼实钻油组各界线顶底深度数据，修编原构造图，并与邻井对比；若无导眼，钻进进入关键阶段（造斜后、靶点前后）后，及时收集实钻砂泥岩段顶底深度，与邻井资料重新进行小层对比，及时修编构造图，为钻井地质设计的调整和优化提供精度更高的基本图件。
塔河油田1号区块下油组构造图改动较大的有4次；塔河油田2号区块上、中油组构造图改动较大的有2次。
（2）在小层对比的基础上，做井间泥质夹层分布图
根据新钻水平开发井的导眼或（和）造斜段所揭示的泥、钙质夹层和层厚，结合已有的相邻直井数据，运用沉积微相约束，进一步深入解释井间的夹层分布状况和连通情况。随钻指导水平井的钻进过程和井身轨迹，尤其是在水平段的钻进过程中的井身轨迹调整。
井位调整
6口水平井在钻井地质设计提交后，随钻跟踪过程中共计调整8次（表2）。井位调整原因如下：
表2塔河油田1号、2号区块三叠系底水油藏水平井跟踪调整井次Table2The number of trace and adjustment for bottom water reservoir horizon well of Triassic in Tahe oilfield(、2)
(1）有“邻井后续资料”和“本井随钻资料”证实构造形态有变，在设计原则不变的情形下，井位挪向油层较厚处。
（2）随后的数值模拟研究结果：设计井有更好的水平段方位时，及时调整水平井水平段方位。
上述两种情况几乎各占总调整次数的50％。
垂深调整
6口水平井在随钻跟踪过程中，共计调整10次（表2）。水平段垂深调整原因如下：
（1）有“邻井后续资料”和“本井随钻资料”证实构造形态有变，导致目的层顶面垂深变化和油层有效厚度的变化。在垂深设计原则不变的情形下，按比例调整垂深。
（2）随钻资料表明，原设计水平段所在油层剖面位置为泥质夹层，水平段被迫上移（在避水高度无法降低时）或下移（有足够的避水厚度，或水平段上部的储层物性太差时） （此时的设计参数可能并不最优）。
水平段长度调整
6口水平井在随钻跟踪过程中，共计调整2次（表2）。水平段长度调整原因如下：
随钻资料表明，原设计水平段所在油层剖面位置为泥质夹层，而水平段无法上下移动时，只能考虑加长水平段设计长度，以满足最优水平段有效长度的油藏工程设计。
4水平井钻井地质设计的优化
（1）在油层较厚处布井，水平段位于油水界面之上油层厚度的88％左右，若在钻井过程中发现油层厚度减薄（构造原因），在确保水平井水平段不出油层顶面的前提下，尽量上移水平段，以增加避水厚度。
（2）尽量在构造高部位布井，塔河1号、2号油田的水平井均布在油层厚度大于15m以上的高部位。每完钻一口水平井就及时修编构造图，再根据新图设计下口水平井钻井轨迹，以避免造成不必要的损失。
（3）早期水平井水平段设计长度为360m。水平井投产后，根据开发效果与直井开发动态的对比和对储层非均质性的新认识，发现水平段中存在不同长度的泥质夹层，实际水平段的有效长度往往达不到设计长度，之后的水平井水平段长度就设计为400m，并在实际生产中灵活掌握。
如TK201H井，原设计水平段长度为360m，钻井中水平段钻遇泥质夹层259m，因而水平段加长至443m（油层有效长度仅184m）。
5结论与建议
几点认识
（1）油藏描述要满足水平井开发对油藏的需求、
构造不太落实，储层非均质性认识不足都将影响水平井钻井地质设计的精度：既不能利用它来指导水平井井位、水平段方位的优选，也不能确保钻出（或满足设计要求）达到油藏工程目的的水平段，还有可能造成水平井“建井周期”的延长、“成井质量”的下降和后期“开发效果”的不理想。
（2）小规模油藏不宜采用“规模性的水平井开发方案”
储量规模小（油层薄、含油面积小）的超深层底水油藏，若采用“规模性的水平井开发方案”开发，往往等不到构造落实、精细描述油藏，就得上水平井。在资源具有不确定性的前提下，有可能造成一次投入过大的同时，还得靠水平井信息完善或进一步进行油藏评价，若等到构造落实时，井网密度已经满足开发要求（目前塔河油田1号、2号区块采取的动态调整方法把这种可能性造成的危害减小到最低限度）。
（3）生产、研究、管理的滞后，削弱了水平井相对于直井开发的优越性
技术装备、人员素质和软硬设置的不到位，使本企业的水平井开发费用（技术外协、设备租赁、随钻调整设计和解决随时可能出现的新问题等），比同条件下成熟地区或企业打水平井所需的费用要高。如此就会影响水平井的开发效益，甚至吃掉水平井开发优越于直井开发的全部效益，尤其是在构造、储层非均质性不太落实的情况下。
（4）储层非均质性特别严重时，不宜打平行于油层的水平井
我国油田储集体多数为陆相沉积，油层内或多或少散布着大大小小厚薄不等的夹层和隔层，尤其是两井间的夹层、隔层，往往很难认识到。油层中的夹层、隔层对直井的产能和采收率的影响不明显，但对水平井的产能和采收率影响显著，这样的油层不适合打平行于油层的水平井（除非油层太薄的底水油藏，水平段轨迹难于调整）。
几点建议
水平井A、B点垂深及A、B点位置的优化设计
在以下几种情况时，建议水平井A点垂深抬高（水平段自A向B倾斜）：
（1）油藏厚度足够大，不至于因为AB段的倾斜而使B点过早见水（因为通常情况下，由于A点的生产压差最大，A点一般首先见水；提高A点的目的是：在B点垂深不变的前提下，延长A点的底水突破时间，从而延长水平井的无水期）。
（2）在地面条件和水平井井网要求等允许的情况下，水平井尽量从构造高部位向低部位打，一则可以保证A点有足够的避水厚度；二则可以尽可能让A点远离边水（以避免高渗带边水突进）。
（3）在见水井附近布水平井时，尽可能让A点远离见水井。
水平井完井方式的优化设计
一般来讲，当水平井只横穿一个油层，仅有一种流体通过时，采用非选择完井方式（裸眼和砾石充填完井）；但如果水平井开采的目的层具有非均质性、或为多油层油藏，具有底水和裂缝，为了便于油藏开发后期各种措施的顺利进行，可以采用选择性完井方式（如割缝衬管带管外封隔器或固井／射孔完井）完井。故建议今后在类似情况下，新打水平井有比例地尝试采用选择性完井方式完井。
储层非均质性的认识和描述要“动、静结合”“平、直结合”
（1）动、静结合
如夹层的层数和厚度由直井给出，并通过沉积微相、小层对比研究得出尽可能接近油层实际的全油藏的夹层分布特征；与此同时，利用数值模拟方法既可验证，也可修改单井和油藏的夹层分布特征。
（2）平、直结合
若直井和水平井钻遇同一个夹层，那么直井给出层数和层厚（z轴），水平井则给出平面上的展布（x、y轴）；根据沉积微相得出的“宽厚比”即可推出水平井揭示的是长轴还是短轴（虽不一定正确，但总比单靠“井距”来判断夹层的展布范围要好），然后进一步判定是否与邻井夹层相连。
况且，直井揭示的是储层纵向上的储层非均质性，水平井揭示的是水平方向上的储层非均质性；二者的有机结合才能客观的反映油藏的储层非均质性（这比直井间参数的插值要精确得多）。
参考文献
[1]万仁溥．中国不同类型油藏水平井开采技术．北京：石油工业出版社，1997
[2]，班景昌等译．水平井工艺技术．北京：石油工业出版社，1998
[3]罗英俊等译．水平井开采技术译文集．北京：石油工业出版社，1991
[4]范子菲．确定水平井水平段、垂直井射孔段最优位置研究．石油勘探与开发，1995,22(3)
[5]张义堂等．陆相沉积油层水平井水平段轨迹对产能及采收率影响的研究．石油勘探与开发，1999,26(2)
The Optimization of Geological Design for Drilling Horizontal Well of Triassic Oil Reservoir with Bottom Water in Tract of Tahe Oil Field
Tan ChengjunChen ShumeiWang MeilingZhao Liqun
(Academy of planning and designing,Northwest Bureau of Petroleum Geology，ürümqi 830011)
Abstract:The auther, starting from correlation geological design of straight well and horizontal well, analyzed some improtant design parameters in studying on geological design for horizontal results indicated the geological design for horizontal well and it's optimization of design were controlled by vertical depth of horizontal segment (section),effective length of horizontal segment, influence of non-homogeneity of reservoir on geological design for horizontal well.
According to the optimization of geological design for 7 horizontal wells of Triassic oil poor with bottom water in Tahe oilfield,we came to the following conclusions:(1)terrestrial bed is provided with vary in thickness,different morphological shaly or calcic intermediate and isolation layer,expecially when non-homogeneity of reservoir is being the case,reservoir description will do best to meet the development oil pool by mean of the horizontal well;(2)it's no good being design large-scale horizontal well development scheme for limited reservoirs and small scale oil pool;(3)backward technology and equipment,quality of personnel and treatment system of computer will decide the elaboration of the technology——horizontal well is better than straight well.
Key words:sandstone oil reservoir with bottom waterhorizontal welldrilling geological design optimizationvertical depth of horizontal segmentlength of horizontal segment
V。油层的广义是指数集成内含有油气的岩层，在地质上又把它进一步划分为单油层，隔层，夹层，油层组，油砂体。他的沉积单位是V。
在油层对比中，沉积单元是污垢。
沉积微相研究表明,在长8油层组沉积时期,主要为浅水三角洲沉积,以三角洲水下分流河道最为发育,其次为水下分支间湾沉积,河口坝、席状砂等沉积砂体不发育。
(一)岩石学特征
1.颜色
通过岩心观察,研究区长8砂岩以浅灰色、灰色和灰褐色为主,泥岩多为灰黑色(图4-4)和黑色,反映其沉积时的潮湿气候条件,整体表现为水下还原条件的暗色特征。
2.岩石类型
岩石类型与特征是岩石生成环境和水动力条件的反映。岩心观察表明,研究区长8储层主要有以下几种岩石类型。
含泥砾砂岩:具有块状层理,岩石以砂质颗粒为主,含有大小不等的泥砾与泥质条带成分,代表高能沉积环境,主要见于水下分流河道的底部(图4-5)。
图4-4 灰黑色泥岩
细砂岩:主要为细—中粒长石岩屑砂岩与细粒岩屑长石砂岩,分选较好,磨圆中等,发育块状层理、平行层理、沙纹层理等,代表中低能沉积环境,常见于水下分流河道、河口坝沉积微相中(图4-6)。
图4-5 含泥砾砂岩Z359井
图4-6 深灰色细砂岩Z359井
粉砂质泥岩:具有水平层理和重力变形层理,常见植物碎片,为低能环境产物,多见于河道侧翼沉积中。
炭质泥岩:当沉积区水体较浅或短时间出露地表时,植物大量繁盛,埋藏成岩后,炭质含量高的形成薄煤层,泥质含量高的形成暗色泥岩(图4-7)。
图4-7 深黑色炭质泥岩Z218井
3.沉积构造
碎屑岩中的沉积构造,特别是物理成因的原生沉积构造,最能反映沉积物形成过程中水动力条件,加之它们在成岩阶段所受影响又较小,所以一直被视为分析和判断沉积相的重要标志。它们可提供沉积介质的性质和能量强弱的判断依据,成为判别环境的重要标志之一。
据钻井岩心观察,研究区长8油层组发育有各种类型层理。在砂体较发育的水下分流河道、三角洲前缘河口砂坝沉积微相中普遍见到的是各种交错层理、块状层理和平行层理。河道侧翼微相沉积以水平层理最多,其次是沙纹层理等层理。
(1)层理构造
平行层理:较发育,常呈薄层状产出。其形成是在高流态状态下,沉积物在河床的平坦床沙形态上迁移而形成的,因沙质物质在平坦床沙表面滚动而形成剥离线理,因此,平行层理反映的水动力条件是水浅流急(图4-8)。
水平层理:主要发育于前三角洲、分流河道边部沉积的粉砂质泥岩和粉砂岩中,形成于比较安静的水体,为低能环境下的悬浮物质沉积而成。
块状层理:反映了沉积物的快速堆积,主要见于细砂岩,厚度一般为20cm左右,最厚可达以上。反映了水动力较强、沉积物供应较充分的水下分流河道沉积时期(图4-9)。
图4-8 砂岩中的平行层理Z218井
图4-9 砂岩中的块状层理Z92井
交错层理:为一系列内部纹层与主要层理面斜交所组成的沉积单位,为沉积介质能量条件比较强的沉积环境的产物。研究区的交错层理主要为沙纹交错层理和楔状交错层理(图4-10)。
揉皱变形层理:为准同生变形构造,沉积物在重力作用或差异压实作用下发生塑性变形。大多形成在河道侧翼或三角洲前缘河口砂坝的坝端部位(图4-11)。
图4-10 砂岩中的小型交错层理Z359井
图4-11 砂岩中的揉皱变形层理Z359井
(2)层面构造
层面构造主要表现为底面冲刷构造,冲刷面构造是高流态下产生的一种层面构造。水动力条件突发性地由弱变强过程,流经尚未完全固结的沉积物表面时对下伏沉积物侵蚀冲刷,形成的凹凸不平的底面。冲刷面上的岩石粒度明显粗于下部,或含有来自下伏层的泥砾(图4-12)。冲刷面通常发育在水动力条件强、弱变化频繁的、水下分流河道为主的沉积环境中。
4.古生物特征
在三角洲前缘亚相中,植物化石较丰富(图4-13)。
图4-12 砂岩中的冲刷面Z359井
图4-13 泥岩中的植物化石Z218井
(二)沉积微相特征
在取心井岩心观察基础上,识别出研究区主要为辫状河三角洲前缘沉积,发育水下分流河道、河口坝、支流间湾和远砂坝微相(图4-14)。
图4-14 Z218井沉积微相单井相图
1.水下分流河道微相
水下分流河道是三角洲前缘亚相中最为发育的骨架砂体相,表现为典型的正韵律沉积序列,主要以砂和粉砂为主,泥质较少,砂岩中碎屑组分以石英为主。
水下分流河道垂向上表现为正韵律或复合正韵律,底部具冲刷面,常发育含泥砾砂岩,向上为中厚层状细砂岩,夹薄层粉砂岩、泥质粉砂岩和粉砂质泥岩。沉积构造常发育平行层理、块状层理和各种交错层理,可含泥砾等的明显滞留沉积现象,电阻率曲线和自然电位曲线常呈钟形和箱形,可见变形构造等。测井相特征,钟形反映了典型向上变细的垂向系列,箱形尤其是厚层状箱形多反映沉积河道砂体叠覆。
2.河口砂坝微相
河口砂坝位于水下分流河口的前端,是河水携带的载荷在河口附近的湖区快速卸载的产物。受高速堆积作用引起的前缘堆积坡度减小和湖水变浅,以及河流延伸入湖的距离增加影响,河口砂坝常受到向湖泊方向延伸的后期水下分流河道冲刷截切或改造而保存不完整。河口砂坝沉积主要以向上变粗的反粒序砂质沉积为特征,与下伏泥岩、粉砂质泥岩呈渐变关系,底部粉砂质泥岩及粉砂岩中具沙纹层理,向上粉细砂岩具水平波状纹层,至顶部可见中小型交错层理,构成反旋回。砂体粒度比水下分流河道砂略细,且分选性好,砂体的结构及成分成熟度均较高,粒度概率曲线表现为三段或者四段,河口砂坝电测曲线表现为漏斗状。
在研究区河口砂坝常与水下分流河道共生,共同组合成良好的储集体。在组合砂体的不同位置,砂体的内部结构可以有明显的变化。平面上,这些砂坝砂体多分布于河口两侧或倾向于沿岸展布。纵剖面上多位于水下分流河道的下部。表现为后期的水下分流河道砂体冲刷改造前期的河口砂坝、远砂坝,叠置在其上共同组合成一个曲线特征表现为一个由细—粗—细的旋回。横剖面上,河口砂坝可以与水下分流河道成渐变的接触关系。
3.分流间湾微相
在水下分流河道之间相对凹陷的地区发育分流间湾微相。分流间湾内水动力环境平静,水体较浅,常暴露地表,受季节性影响大。沉积物以悬浮物,即深褐色泥岩和浅灰色泥岩沉积为主,含少量的粉砂或细砂。发育水平层理,局部可见植物残屑、碳质泥岩和煤线。电测曲线为微齿化或平滑的曲线。
4.远砂坝
远砂坝为辫状河三角洲前缘连片分布的砂体,形成于波浪作用较强的沉积环境。先期形成的分流河道和河口砂坝被波浪改造,发生横向迁移并连接为成片形成的砂体。其特点是分选较好,岩性主要由粉砂岩与泥岩互层组成。
研究层位长81砂组又可以细分为3个单层,自下而上命名为长 ,长 和长 单层。
(三)沉积微相研究
在层位划分的基础上对岩性进行了统计,结合以上分析,以测井相和砂地比为依据,并参考砂体分布特征绘制微相平面图。
1.长 沉积微相平面展布特征
长 沉积期,研究区有西南物源体系和西部辫状河三角洲物源体系物源供给,砂体发育,主要发育水下分流河道和分流间湾微相。水下分流河道岩性以灰褐色,灰色中-细粒砂岩,粉细砂岩为主,由下而上粒度变细,为正旋回沉积特征,砂体厚度,砂地比为,发育平行层理、块状层理和各种中、小型交错层理;粉细砂岩中常见波状层理和砂纹层理。水下分流河道呈南西-北东方向条带状展布,多次交汇及分叉,叠加连片,河道宽一般在;水下分流河道之间发育分流间湾,可见碳质泥岩(图4-15)。
图4-15 长 沉积微相平面展布图
2.长 沉积微相平面展布特征
长 沉积期,砂体较长 沉积期有所发育,主要发育水下分流河道和水下分流间湾。水下分流河道岩性以灰褐色、浅灰色细粒砂岩为主,河道底部发育冲刷面和泥砾,由下而上粒度变细,为正旋回沉积特征,砂体厚度,砂地比为,发育水平层理、块状层理和各种中、小型交错层理;粉细砂岩中常见波状层理和沙纹层理。水下分流河道叠加连片,河道宽一般在;水下分流河道之间发育水下分流间湾,可见碳质泥岩和植物茎秆(图4-16)。
图4-16 长 沉积微相平面展布图
3.长 沉积微相平面展布特征
长 沉积期,为三角洲沉积砂体的重要建设期,水下分流河道砂体发育。研究区发育北东方向的水下分流河道,水下分流河道岩性以灰褐色、深灰色细粒砂岩为主,河道底部发育冲刷面和泥砾,由下而上粒度变细,为正旋回沉积特征,砂体厚度,砂地比为,发育水平层理、块状层理和各种中、小型交错层理,粉细砂岩中常见波状层理和沙纹层理。水下分流河道叠加,河道较宽,河道宽一般在;水下分流河道之间发育水下分流间湾,大量可见碳质泥岩和植物茎秆(图4-17)。
混合沉积是一种沉积机理特殊而又有重要意义的沉积现象，但迄今并未得到应有的重视（张锦泉等，1989；杨朝青等，1990；张雄华，2000；沙庆安，2001 a；王国忠，2001）。不过，从典型的端元组分开始研究，然后才逐渐深入到过渡区或边缘地带，这是人类认识客观事物的一般规律。从这个角度来看，就不难理解为什么陆源碎屑岩和碳酸盐岩两大学派各自向纵深发展，而长期以来忽视了由这两大端员组分共同组成的“混合沉积”；也可以领悟到，当碎屑岩和碳酸盐岩的研究与应用已很成熟的今天，对广泛分布的混合沉积应该给予足够的重视了，它无疑将会对沉积动力学、古地理环境、地壳演变状态及相关成矿作用的研究提供新的思路和依据。
最近20多年来，已有一些学者对混合沉积作过不同程度的研究（张锦泉等，1989，1994；朝青等，1990；张雄华，2000；沙庆安，2001a；2001b；王国忠，2001；Zuff，1980；关士聪等，1980；刘宝珺等，1983；Mount，1984；Mount，1985；王国忠等，1987；郭福生，1993；江茂生等，1996；殷勇等，2000；王冠民，2000；蒋凌志等，2002；徐德斌等，2002）。在现代碳酸盐与陆源碎屑的混合沉积作用和古代混合沉积的特征及其控制因素等诸多方面的研究，都取得了一定进展。Mount（1984）曾根据浅水陆棚环境中混合沉积的特征分出了4种沉积作用类型：①间断混合（punctuated mixing），由突发性的风暴或其他周期性极强的事件，把沉积物从一个环境搬运到另一个环境中去造成的混合；②相混合（facies mixing），沉积物沿不同相之间的扩散边界发生侧向迁移（受水动力影响）而进行的混合，也包括相过渡带造成的碳酸盐与碎屑岩互层；③原地混合（insitu mixing），在陆源碎屑沉积区由于碳酸盐物质原地生长形成的混合；④蚀源混合（source mixing），隆起的陆源区中有已石化的碳酸盐岩，因冲蚀形成碳酸盐岩碎屑物，它们被搬运到以陆源碎屑沉积为主的环境中造成的混合沉积。张锦泉等（1989）对混合沉积的环境和控制因素作过详细介绍，Mount（1985）、沙庆安（2001a，2001b）等还专门讨论了混积岩（狭义的混合沉积）的分类和成因。刘宝珺等（2002）在总结当代沉积学研究新进展与发展趋势时指出，混合沉积研究近年来取得了两个方面的突破：①发现海平面变化对混合沉积环境有很大影响，尤其是在潮坪、潮缘和浅海滨岸带，海平面变化可以形成广泛的混合沉积体系；②构造升降可以通过控制盆地类型、物源区、沉积区的分布形态及物源供给量来控制混合沉积，对活动大陆边缘混合沉积体系的影响尤为明显。
江山藕塘底组发育陆源碎屑岩与碳酸盐岩的混合沉积，属典型的相混合沉积，因海陆相交替频繁而引人注目（郭福生，1990，1993；郭福生等，2003a，2004）。本节将阐述这套混合沉积的岩石学和剖面结构特征，并对混合沉积的分类和命名进行讨论，在节中还将结合这套混合沉积的区域分布讨论其形成的构造背景。
关于混合沉积分类与命名的讨论
混合沉积是指在同一沉积环境背景中，陆源碎屑与碳酸盐相互混杂和相互交替（张锦泉等，1989；杨朝青等，1990；沙庆安，2001a）。同一岩层内陆源碎屑与碳酸盐组分的相互混杂形成混积岩，陆源碎屑与碳酸盐层相互交替则构成互层和夹层现象。
混积岩是混合沉积的典型产物，也称狭义的混合沉积。杨朝青和沙庆安（1990）在统计研究的基础上，提出了由陆源碎屑、碳酸盐（颗粒或灰泥，不包括胶结物）、粘土三端员组成的混合组分岩石分类图，将组分落在碳酸盐大于25%、陆源碎屑大于10%范围内的岩石称作混积岩。根据岩石中各组分的含量及结构，按习惯方案在“混积岩”前加前缀作进一步描述，如石英细砂-灰泥混积岩。张雄华（2000）将混积岩分为4 类：含陆源碎屑-碳酸盐混积岩、陆源碎屑质-碳酸盐混积岩、含碳酸盐-陆源碎屑混积岩和碳酸盐质-陆源碎屑混积岩。考虑陆源碎屑的粒级、成分和碳酸盐成分，可进一步加前缀，如含石英细砂-鲕粒生物碎屑混积岩、含岩屑细砾-生物碎屑灰泥混积岩等。
笔者认为，作为一种特殊的沉积现象，有必要提出“混积岩”（hunji rock）的概念以强调其特别的成因意义，杨朝青和沙庆安（1990）圈出的混积岩类的组分含量范围也是恰当的。但笔者建议，将“混积岩”一词作为一个反映特殊沉积现象的范畴，而不是具体的岩石名称，对其中具体岩石命名还是采用常用的组分-结构命名，而不必将“混积岩”一词用作中心词。这样做可能更能体现该词的地质意义，也更符合人们习惯而方便使用。理由有三：①人们所熟知的“浊积岩”、“风暴岩”等名词是反映一种沉积事件，不参与到具体岩石命名中，它通常代表一定的岩石组合。沙庆安（2001a）在论证“混积岩”新名词的必要性时，也曾以上述几个名词为据。②笔者在统计江山藕塘底组混积岩中的陆源碎屑含量时发现，陆源碎屑在纵向和横向上变化都很大，白云岩在同一层内可逐渐过渡为白云质砂岩，甚至白云岩中夹砂岩条带。这种逐渐过渡的现象很具有代表性。可见，从组分-结构的角度来看，混积岩常常是一种岩石组合，它由多种岩石按照一定的规律组合而成，而不是某种单一的岩石类型。寻找这种组合规律性，探讨其沉积背景、动力学条件和形成过程，正是研究混积岩之目的所在。③陆源碎屑-碳酸盐-粘土三端员分类中，未能区分碳酸盐中的颗粒/灰泥和灰质/白云质，前者是通过前缀来体现，但如果后者也在前缀中反映，就会使岩石名称过长而使用起来很不方便。如江山地区的混积岩，碳酸盐组分有石灰质和白云质两种，岩石分别隶属于颗粒灰岩和晶粒白云岩大类。如果将组分-结构命名作为“混积岩”之前缀，名称就太复杂了。分类命名方案应该考虑岩石名称的简明扼要和使用方便，其他许多信息可以放到文字描述中去。
陆源碎屑岩与碳酸盐岩岩层之间频繁交替形成了地层剖面上的互层和夹层现象，这也属于广义的混合沉积的范畴。这种互层和夹层组合可以称之为“混积层系”。研究混积层系的类型和形成机理，可以为浅海滨岸沉积环境演变、海平面变化和区域地壳升降分析提供重要依据。
混积岩
江山藕塘底组混合沉积包括两种形式，可以由陆源碎屑和碳酸盐两种组分相互混杂形成混积岩，也可表现为混积岩、“纯”碳酸盐岩与碎屑岩交互成层及横向相变，构成混积层系。混积岩产于该组下段下部，根据组分-结构特征可具体划分为2大类4种岩石类型。
（1）亮晶含石英骨屑灰岩、亮晶骨屑石英砂岩（照片3-9，3-10）
照片3-9 亮晶含外碎屑骨屑灰岩
含大量石英砂；江山藕塘底，藕塘底组；单偏光×
照片3-10 亮晶含外碎屑骨屑灰岩
外碎屑增多时过渡为钙质砂岩；江山藕塘底，藕塘底组；单偏光×33
亮晶含石英骨屑灰岩呈灰、灰红色。颗粒含量70%～75%。生物碎屑（有孔虫、 、腕足类、棘皮动物隔板、海百合茎等）占颗粒的4/5，堆积杂乱。外碎屑为中细粒石英砂，个别可接近砾级，风化面上呈明显突起。石英呈次棱角-次圆状，常平行层面排列，分布不稳定。颗粒间充填物主要为亮晶方解石，部分为微晶，亮晶方解石有两个世代。详细定名为亮晶含石英中砂 屑虫屑灰岩。石英碎屑增多时，可过渡为亮晶胶结的骨屑石英砂岩。在该类岩石中，完整生物骨壳与碎片共存，反映为岸边海滩就地供给条件。露头上可见大个体网格长身贝，这是能在滨岸带抵挡水浪作用并能适应混浊海水环境的动物，说明沉积物形成于滨岸浅滩环境。灰岩δ13CPDB（‰）、Z值（）偏低，可能代表了循环良好，盐度正常环境的特点（郭福生，1993）。
（2）含石英细晶白云岩、石英质白云岩
细晶白云岩呈灰色，厚层状，风化面见刀砍状沟痕。裂隙面常铁染成红色。白云石多为半自形细晶。石英碎屑常见，中细粒砂为主，可集中成条带平行层面分布。石英碎屑增多时可过渡为石英质白云岩（图3-1）。
图3-1 混积岩野外特征示意图
A—白云质砂岩与白云岩过渡；B—白云岩夹砂岩条带
外碎屑集中成层可能是沉积时水体通畅或受风暴影响所致。碳氧同位素特征表明岩石形成过程中受过淡水影响，这为白云岩交代成因提供了佐证。本区海水与淡水环境经常交替出现，盐度常变化。成岩期淡水易与高Mg2＋/Ca2＋比值的海水混合，发生混合水白云化作用。白云岩δ13CPDB（‰）和Z值（）在该组中属最小，这为在成岩过程中受过淡水影响即属混合水成因提供了佐证。
上述混积岩呈中厚层状，横向延伸不稳定。其中的外碎屑都为石英砂，与下伏和上覆陆源碎屑岩中的颗粒成分相同，岩层也呈渐变过渡并有横向相变关系。岩石中所含化石全为浅海动物化石，计有有孔虫、 、腕足类、海百合茎等碎片和生物个体。该区藕塘底组是海陆交互环境的沉积产物，下段下部的环境背景总体上处于浅海滨岸带，发育滨岸浅滩和潮坪相。推测为沿岸流和回流将河口或滨岸海滩的石英砂带到碳酸盐沉积区，造成碳酸盐岩中含有石英砂颗粒，混杂作用强时可形成石英砂夹层。这种混合作用相当于Mount（1984）划分的“相混合”类型，即沉积物沿不同相之间的扩散边界进行混合，使藕塘底组沉积物发生侧向迁移的水流作用主要是沿岸流或回流。
混积层系
江山藕塘底组是一个规模较大的混积层系组合，并以此与下伏叶家塘组、上覆船山组具明显的区别。根据剖面沉积相序分析，藕塘底组由8个次级混积层系组成（表3-1），其中混积岩在横向上可相变为砂砾岩、泥质砂岩等。灰岩、硅质岩中含大量近岸底栖生物化石，泥岩微量元素表明盐度多变，从淡水、半咸水到海水都有，砂砾岩发育快速堆积的块状构造、交错层理，粒度分布具海滩砂、河流砂、河流改造砂特点。总体上为海陆交互环境，存在多个海侵海退旋回（郭福生，1993 b；浙江省地质矿产局，1989），构成本区混积层系的基本特征。海陆交互环境下进积层序的碎屑岩与退积层序的碳酸盐岩成互层产出，相当于Mount（1984）划分的“相混合”类型，即相过渡带造成的碳酸盐岩与碎屑岩互层（刘宝珺等，1983；张锦泉等，1989）。根据沉积相序特征，该区混积层系可划分为两种类型：浅海滨岸环境中砂岩与碳酸盐岩互层（A型）；陆相碎屑岩与海相碳酸盐岩交互沉积（B型）。
层系1～4由石英砂岩、长石石英砂岩、含砾粗砂岩与亮晶生物碎屑灰岩、细晶白云岩组成。其中灰岩中产大个体腕足类、珊瑚及海百合茎等化石，完整生物骨壳与碎片共存，反映了岸边海滩就地供给条件。露头上可见大个体网格长身贝（Dictyoclostus），这是能在滨岸带抵挡水浪作用并能适应混浊海水环境的动物。泥岩相当硼含量×10-6～333×10-6，Sr/Ba ～，反映出上部盐度较低。砂岩粒度分析为海滩沙，分选性好，但成分成熟度不高，以长石石英砂岩为主，含少量岩屑。上述特征反映了近岸浅滩环境，水动力强。陆源碎屑岩特征说明陆岸陡，河流短，这与本区位于古陆边缘，晚石炭世海侵迅速有关。
表3-1 江山藕塘底组混积层系特征
层系5由长石石英砂岩夹石英质砾岩、紫色粉砂质页岩过渡为微晶骨屑灰岩、微晶白云岩。砂岩粒度分布具急流河快速堆积特征。微晶含灰白云岩δ13CPDB为‰，Z 值，都较大，可能属同生咸化水交代成因，反映了潮上蒸发环境。灰岩中生物以碎片形式保存。与层系1～4相比，受海水影响较弱，往上硅质、炭质增高，局部发育炭质薄层。由滨岸河流演化为碳酸盐潮汐坪。
层系6～8为长石石英砂岩、砾岩、紫红色（少量灰绿色）粉砂质页岩与硅质岩组成三个海侵旋回。砂岩成因为河流型和河流改造型，后者反映了以河流为主、与波浪共同作用的河口相沉积特征。泥岩盐度分析为淡水成因，Sr/Ba为，泥岩相当硼含量175×10-6。三层层状燧石岩中，下面两层为白色、浅黄白色，生物化石丰富，顶部一层呈灰黑色，化石稀少。白色层状燧石岩具残余生物碎屑结构，质地疏松。基质为微晶石英，生物碎屑占全岩40%～60%，主要为密集堆积的腕足类和海百合茎，个体较少，多为毫米级。生物已完全硅化，但内部组构清晰可辨。常见被多个微晶石英交代的自形细晶白云石假象以及碳酸盐交代残余，横向可相变为微晶灰岩。上述特征表明，这种岩石属次生交代成因，原始沉积成分为微晶（或亮晶）生物碎屑灰岩，推测为潮下浅滩沉积产物。鉴于这种岩石少见而特殊，其主要特征是含有大量的钙质骨屑假象，笔者称之为骨屑假象燧石岩。生物碎屑灰岩和黑色燧石岩层代表了本区晚石炭世早期最大海侵期。从此，海侵持续稳定并继续向东超覆，开始了本区碳酸盐台地稳定发展阶段。层系6底部粒度突然变粗，为厚层状石英质砾岩、复成分砾岩、长石石英砂岩。砾石成分较复杂，砂岩成熟度低，概率曲线表明砂岩为急流河沙滩沉积产物。此河流冲积相的出现，反映了陆源区抬升、河流下切并向海岸延伸，由于陆源物供给充足，粗碎屑快速堆积造成岸进序列。
外来物种入侵的危害及其原因分析我国地域辽阔，生态类型多种多样，涉及的外来入侵物种数量多、范围广，造成的危害也比较严重。1 对生态环境的影响外来入侵种通过竞争或占据本地物种生态位，排挤本地种。例如从洱海、程海和抚仙湖引进太湖新银鱼后鱼产量的变化来看，浮游动物为食性的银鱼不仅与本地鱼类的幼鱼发生强烈的食物竞争，而且与程海红鮊、大眼鲤、春鲤、洱海鲤、鱇[鱼良]白鱼等浮游动物食性的本地鱼类之间也产生强烈的食物竞争，导致本地鱼类种群数量急剧下降。或与当地种竞争食物；或直接扼杀当地物种。外来鱼类通过与本地鱼竞争食物并吞噬本地鱼类鱼卵使本地鱼种类和数量减少的例子很多。以洱海为例，20世纪 60年代引进"四大家鱼"时带进的鰕虎鱼和麦穗鱼主要生活于湖泊的浅水区，嗜噬本地鱼类产于浅水区的授精卵，结果导致本地鱼类种群急剧减少。或分泌释放化学物质，抑制其它物种生长，使当地物种的种类和数量减少，甚至濒危或灭绝。例如豚草可释放酚酸类、聚乙炔、倍半萜内脂及甾醇等化感物质，对禾本科、菊科等一年生草本植物有明显的抑制、排斥作用。在云南各地，导致本地鱼类濒危的因素主要有四个：外来鱼类、围湖造田、水利工程、酷渔滥捕。滇西北主要的3个湖泊洱海、程海、泸沽湖，共有本地鱼类 34种。从鱼产量的历史资料来看，本地鱼类数量急剧下降均发生于引进新的鱼类种类之后。洱海在20世纪60年代初期引进"四大家鱼"时无意中夹带进鰕虎鱼和麦穗鱼等非经济性外来鱼类后，大理弓鱼等本地鱼类经历了第一次冲击，产量急剧下降，下降幅度在50~1000倍左右，同期鱼船的数量及捕捞强度的增加则仅为1倍左右；至80年代中期，鰕虎鱼和麦穗鱼等非经济性外来鱼类数量明显下降后，本地鱼类的产量又有所回升；80年代末期引进太湖新银鱼并在90年代初期形成产量后，土著鱼类又经历了第二次冲击，各种本地鱼类均陷于濒危状态。同期，泸沽湖有裂腹鱼遭受鰕虎鱼和麦穗鱼等排挤，程海有本地鱼遭受银鱼排挤的类似命运。这些资料表明，在外来鱼类、围湖造田、水利工程、酷渔滥捕等四大致危因素中，外来鱼类是导致土著鱼类种群数量急剧下降或濒危的最大因素。由于直接减少了当地物种的种类和数量，形成了单优群落，间接地使依赖于这些物种生存的当地其它物种的种类和数量减少，最后导致生态系统单一和退化，改变或破坏当地的自然景观。有的入侵种，特别是藤本植物，可以完全破坏发育良好、层次丰富的森林。禾草或灌木入侵种占据空间后，其它的乔木就无法生长。许多外来入侵种使植被遭到破坏，变成层次单一的低矮植被类型。这些植物群落（包括物种组成和空间结构等）的改变相应地引起生态过程的改变，这包括正常的火循环周期被改变，火发生的频率及水资源的消耗增加，加重土壤的贫瘠化等。外来入侵种对生态系统另外一个更不易察觉的影响是污染当地的遗传多样性。随着生境片段化，残存的次生植被常被入侵种分割、包围和渗透，使本土生物种群进一步破碎化，造成一些植被的近亲繁殖及遗传漂变。有些入侵种可与同属近缘种、甚至不同属的种（如加拿大一枝黄花（Solidago canadensis）不但可与同属植物杂交，还可与假蓍紫菀（Aster ptarmicoides）杂交。入侵种与本地种的基因交流可能导致后者的遗传侵蚀。在植被恢复中将外来种与近缘本地种混植，如在华北和东北本地种落叶松（Larix）产区种植日本落叶松（），在海南本地的海桑属（Sonneratia）产区混植从孟加拉国引进的无瓣海桑（S. apetala），都存在相关问题，因为这些属已有一些种间杂交的报道[14]。从美国引进的红鲍（Haliotis rufescens）和绿鲍（H. fulgens），在一定条件下能和我国本地种皱纹盘鲍（H. dscus hannai）杂交，在实验室条件下已经获得了杂交后代，如果这样的杂交后代在自然条件下再成熟繁殖，与本地种更易杂交，结果必将对我国的遗传资源造成污染[3]。值得注意的是，与人类对环境的破坏不同，外来入侵物种对生态系统的破坏及威胁是长期的、持久的。当人类停止对某一环境的污染后，该环境会逐渐恢复，而当外来物种入侵后，即使停止继续引入，已传入的个体并不会自动消失，而会继续大肆繁殖和扩散，这时要控制或清除往往十分困难。而由于外来物种的排斥、竞争导致灭绝的本地特有物种则是不可恢复的。因而对外来物种威胁生物多样性的问题应引起足够的重视。2 对人类健康的影响全球经济一体化带来了许多新的医学问题，其中一些是外来物种入侵所带来的。病毒是个棘手的问题，尽管人类用疫苗成功地防治了天花、小儿麻痹、黄热病等病毒，但是对大量的病毒却束手无策。人类花费大量精力寻找爱滋病的疗法，却收效甚微。更糟糕的是，全球化会使那些对人类有害的病毒影响范围进一步扩大。传染性疾病是外来物种入侵的典型例证。大凡新型的传染病，一些是直接通过旅行者无意带进来的，还有一些则是间接地从人们有意或无意引进的动物体上传染的。[10]淋巴腺鼠疫（通常是由鼠疫杆菌Pasturella pestis引发的）由跳蚤携带，而跳蚤通过寄生于入侵物种--原产自印度的黑家鼠（Rattus rattus），从中亚传播到北非、欧洲和中国[10]。随着欧洲殖民地的建立，麻疹和天花从欧洲大陆席卷了西半球。当地居民对这些疾病的抵抗力很弱，这也促使了阿芝特克和印加帝国的衰落[10]。一些外来动物，如大瓶螺等，是人畜共患的寄生虫病的中间宿主。麝鼠可传播野兔热，极易威胁周围居民的健康。豚草花粉是人类变态反应症的主要病原之一，所引起的"枯草热"给全世界很多国家人们的健康带来了极大的危害。据调查，1983年沈阳市人群发病率达 ，每到豚草开花散粉季节，过敏体质者便发生哮喘、打喷嚏、流清水样鼻涕等症状，体质弱者甚至可发生其他合并症并死亡[1]。大型工程，比如修建水坝、灌溉、土地开垦、道路建设和移民工程等，都可能导致疾病入侵，比如疟疾、骨痛热、血吸虫病和锥形虫病。人类开垦热带雨林地区，为更多的病毒入侵提供了新的机会，其中包括以前只在野生动物寄主之间循环的出血性发烧病的病毒。3 对社会和文化的影响外来入侵物种通过改变侵入地的自然生态系统，降低物种多样性，从而严重危害当地的社会和文化。我国是一个多民族国家，各民族聚居地区周围都有其特殊的动植物资源和各具特色的生态系统，对当地特殊的民族文化和生活方式的形成具有重要作用，特别是傣族、苗族、布依族等民族地区。由于紫茎泽兰等外来入侵植物不断竞争，取代本地植物资源，生物入侵正在无声地削弱民族文化的根基。凤眼莲往往大面积覆盖河道、湖泊、水库和池塘等水体，影响周围居民和牲畜生活用水，人们难以从水路乘船外出。4 对经济发展的影响外来入侵物种对人类的经济活动也有许多不利影响。杂草使作物减产，增加控制成本；水源涵养区和淡水水源生态体系质量的下降会减少水的供应；旅游者无意中带入国家公园的外来物种，破坏了公园的生态体系，增加了管理成本；病菌传播范围的不断扩大，导致每年上百万人致死或致残。外来入侵种给人类带来的危害是巨大的，造成的损失也是显而易见的。美国已有5万多种外来种，虽然有害的入侵种只占其中一小部分，但它们造成的负面影响却是惊人的。美国每年有700 000 hm2 的野生生物栖息地被外来杂草侵占，每年由于入侵种造成的经济损失达1 230亿美元！在美国受威胁和濒危的958个本地种中，有约400种主要由于外来种的竞争或危害而造成的，这种损失是难以用货币来计算的。入侵种给中国造成的损害尚未做出全面的评估。由于中国的生态环境破坏得更为严重，入侵种更为猖獗，加上本土物种的基数较大，估计受损程度要大于美国。入侵种已成为我国经济发展、生物多样性及环境保护的一个重要制约因素。保守估计，外来种每年给我国的经济造成数千亿元的经济损失。表2部分地显示了外来入侵种相关的经济花费。表2：我国外来入侵种相关的经济损失和防治费用外来入侵动植物对农田、园艺、草坪、森林、畜牧、水产和建筑等都可能直接带来经济危害。比如，外来的白蚁是破坏建筑的重要因素。因此，在国际贸易活动中，外来种常常引起国与国之间的贸易摩擦，成为贸易制裁的重要借口或手段。外来有害生物还可以通过影响生态系统而给旅游业带来损失。在云南省昆明市，20世纪70-80年代建成了大观河篆塘处-滇池-西山的理想水上旅游线路，游人可以从市内乘船游滇池和西山。但自90年代初，大观河和滇池中的凤眼莲"疯长"成灾，覆盖了整个大观河以及部分滇池水面，致使这条旅游线路被迫取消，在大观河两侧建设的配套旅游设施只好废弃或改做他用，大观河也改建成地下河。这给昆明的旅游业造成了巨大的损失。松材线虫扩展速度惊人，现在正威胁着著名的黄山和张家界的风景名胜区。一旦入侵，给这些风景区带来的经济损失将是很难估量的[1]。与直接经济损失相比，间接损失的计算十分困难。外来生物通过改变生态系统所带来的一系列火灾、水土、气候等不良影响从而产生的间接经济损失是巨大的。比如，大量的凤眼莲植株死亡后与泥沙混合沉积水底，抬高河床，使很多河道、池塘、湖泊逐渐出现了沼泽化，甚至失去了其应有的生态作用，并对周围气候和自然景观产生不利影响，加剧了旱灾、水灾的危害程度。凤眼莲植株大量吸附重金属等有毒物质，死亡后沉入水底，对水体二次污染，又加剧了污染程度。尽管这些损失难以准确计算，但却不容忽视。
吴能友段威武蔡秋蓉
摘要南极布兰斯菲尔德海峡晚更新世以来沉积物具有明显的冰川－海洋环境标志，为典型的冰海沉积物。本文通过43个站位表层和柱状沉积物的粒度、成分、结构构造、微体古生物、石英颗粒表面结构等特征综合分析，对研究区的冰海沉积物类型及其分区和沉积环境进行初步研究，并讨论间冰期/高水位和冰期/低水位的沉积模式。冰海沉积物可分为残副冰碛物和混合副冰碛物两类；不同类型的冰海沉积物有着不同的介质条件和相应的生物组合，反映一定的沉积环境，研究区现代冰海沉积物类型可分为7个特征明显不同的区域；间冰期/高水位和冰期/低水位的沉积模式具有明显不同的特征，受控于全球气候演变和岸线轮廓、海底地形及水文条件等环境因素的制约。
关键词冰海沉积环境沉积模式布兰斯菲尔德海峡南极
1前言
南极大陆边缘沉积的最主要特征之一是受冰川影响十分强烈，冰川作用不仅直接塑造了沉积特性，而且通过海流作用对海底沉积物进行不断地改造。冰海沉积物是由冰川筏运入海的冰碛物经消融而下沉，与海洋沉积物相混合，再经同生或后生海洋营力不同程度改造后的产物。Anderson等（1980）综合不同学者意见将冰海沉积物定义为：由冰川和海洋作用叠加堆积于海底，经历冰川、冰架或有关水流搬运的沉积物，其中含有冰川、冰筏带来的未经分选、粒径大小各异的岩石物质。因此，冰海沉积物是一种混杂沉积物，在粒度、成分、结构、构造等方面兼备冰川与海洋的双重成因特征。
布兰斯菲尔德海峡位于南极南设得兰群岛与南极半岛之间，地理位置为61°30′～64°00′S、62°00′～54°30′W，属于高纬度亚南极区，临近南极大陆，是一种典型的冰海沉积环境（Jeffers,1988;Jeffers等，1991），为研究构造活动盆地冰海沉积作用和冰期、间冰期沉积模式的理想场所之一。
1990～1991年南大洋夏季，中国第七次南极考察队原地质矿产部“海洋四号”船在南极布兰斯菲尔德海峡进行地质、地球物理调查，在海峡不同地貌单元——岛架、岛坡、海槽、陆坡、陆架采集了43个站位的表层和柱状沉积物样品。本文根据表层和柱状沉积物的粒度类型、成分、结构构造、微体古生物、石英颗粒表面结构等特征综合分析，初步研究布兰斯菲尔德海峡的冰海沉积物类型、沉积环境及其分区，并探讨高水位/间冰期和低水位/冰期的沉积模式。
2现代沉积学背景
布兰斯菲尔德海峡每年有6个月（6～11月，南极冬季）被冰雪覆盖，另外6个月（12月至次年5月，南极夏季）为冰雪融化季节，是沉积物搬运和沉积的活跃时期。实际上，研究区是南极半岛西北部海域中受不同水团控制、地形多样的复杂海区。
因受岛屿和地形的影响，布兰斯菲尔德海峡的夏季水团和环流分布异常复杂。海峡中除局地效应外，还有三种不同性质的水侵入，影响海峡的水文状况。它们是低温、盐度稍高的威德尔海表层水、来自别林斯高晋海的夏季表层水和靠近南极半岛的低温别林斯高晋海夏季表层水（羊天柱等，1989）。其中前两种水团是影响海峡内水文状况的主要成分。海峡内的水体流动主要以北东向为主。南极绕极深层水可部分地到达海峡的西部，进入海峡后呈变性深层暖水，温度要高、盐度稍大，但水平环流分析表明，这种文化似乎不会改变海峡内流动的总趋势，而只会改变局部区域流的大小。海峡内按海域主要可分为：海峡北部、海峡南部和海峡中央，三者的温盐特性有较大差异。海峡北部是以别林斯高晋海表层水为主要成分，呈高温、低盐特性；海峡南部以威德尔海水为主体，呈低温、高盐特性；而海峡中央的底层水，为一盐度稍高的冷水团。
布兰斯菲尔德海峡是一个狭长的大型水下槽地，总体为北北东向延伸，其东北端转为北东东向，长约400km，最大宽度（麦克斯韦尔湾至南极半岛）为100km。南侧南极半岛是南极大陆往北伸长的呈S型的半岛；北侧南设得兰群岛由史密斯岛、洛岛、斯诺岛、欺岛、利文斯顿岛、格林威治岛、罗伯特岛、纳尔逊岛、乔治王岛等北东向链状排列的岛屿组成.在海峡中形成多个天然峡湾，如利文斯顿湾、马克斯韦尔湾等。海底从东北、西南两侧向中间倾斜。北侧分布着狭窄的岛架和岛坡，南侧分布着较为宽阔的陆架和陆坡，中部为海槽。南北两侧和东西两端的海底地形相差悬殊，呈不对称状，北陡南缓，西高东低。北部1000m等深线接近岸边，岛架的宽度不足5km，南部相对较平缓，水深较浅，南极半岛陆架宽达45km。大致以60°W经线为界，研究区分为东北和西南两部分。东北段地形走向为北东东—南西西，长约360km，最大水深2784m，它是海槽的主体部分，海底从东北、西南两侧向中部呈阶梯状下降，南北两侧地形明显不对称，北陡而南缓。西北坡平均坡降为（84～192）×10-3（4°50′～10°54′）；东南坡平均坡降为（38～81）×10-3（2°10′～4°40′）。该段次级地形则呈北北西—南南东向排列，诸如两侧槽坡上各岛屿之间的小海峡及海底谷等。西南段水深较浅，绝大部分水深小于1000m，地形变化较复杂。地形走向仍以北东—南西向为主，北西—南东向次之。岛架和陆架、岛坡和陆坡，乃至底部沟槽呈网格状相交。总体来看，该区地形从浅至深呈阶梯状下降，即由宽窄不一的陆架和岛坡到较为宽阔的台地，到台地边缘地形又变陡，直到最深初又转为平缓的洼地。从地形地貌特征来看，布兰斯菲尔德海峡实际上为一海槽，并可划分为三个次海槽：北部次海槽、中部次海槽和南部次海槽。北部海槽的水最深，最深处达2784m。南部次海槽的水深最浅，小于1000m。
3冰海沉积物类型
根据表层和柱状沉积物特征研究，结合区域地质背景资料，布兰斯菲尔德海峡沉积物的陆源碎屑和火山物质绝大部分来自无地表径流的南极半岛和南设得兰群岛（王光宇等，1996）。南极半岛和南设得兰群岛基岩岩性复杂，主要由中、新生代的火山岩和变质岩组成，基岩不断遭受冰川的冻融、刻蚀和研磨，冰筏携带大量碎屑物质入海，在布兰斯菲尔德海峡形成冰海沉积物。根据表层和柱状沉积物的类型、粒度、成分、微体古生物、石英颗粒表面结构等特征综合分析，布兰斯菲尔德海峡晚更新世以来沉积物具有明显的冰川－海洋环境标志，为典型的冰海沉积产物。
由于环境要素的差别，不同区域可以出现特征各异的冰海沉积物类型。Harland（1966）通过南大洋冰海沉积物的系统研究，将冰海沉积物分为正冰碛物（orthotill）和副冰碛物（paratill）。前者系搁浅冰架融化后沉积的产物，特点是缺乏分选、无层理、不含海洋生物化石以及几乎未受底流的改造；而后者则指冰架或冰山、浮冰融化后所形成的沉积物，主要特点是沉积颗粒经受过不同程度的海流改造，并含丰富的海洋生物化石。Anderson等（1977,1980）通过威德尔海和罗斯海冰海沉积物的研究，以及根据砾、砂和泥的含量变化、沉积物粒度参数、层理、有孔虫相对丰度，将副冰碛物进一步划分为以细粒泥、粉砂组分为主的混合副冰碛物（compound paratill）和以砂砾为主的残副冰碛物（residual paratill）。
根据表层沉积物和柱状沉积物特征，参考Harland（1966）、Anderson等（1977,1980）提出的标准，布兰斯菲尔德海峡的冰海沉积物可分为残副冰碛物和混合副冰碛物两类。表1为研究区冰海沉积物的分类特征。残副冰碛物以砂砾为主，粉砂次之，泥含量很低，粗细分一般分选好，细组分分选差，主要分布于南部陆架－上陆坡、东部陆架、北部岛架－岛坡区，硅藻含量相对丰富，有孔虫和放射虫含量较低，有孔虫以硅质壳为主；混合冰碛物以粉砂和泥为主，砂砾含量很低，细组分分选好，粗组分反之，主要分布在中央海槽－南部下陆坡、南设得兰群岛海湾和海峡西南部陆架区，硅藻含量相对丰富。由表1可见，布兰斯菲尔德海峡的残副冰碛物、混合副冰碛物的粒度组成和特征与Anderson等（1980）所论述的稍有差异。根据研究区表层和柱状沉积物的粒度组成特征，残副冰碛物可进一步划分为基本缺乏粉砂、泥和含粉砂、泥两类；混合副冰碛物又可分为含砂砾与基本缺乏砂砾两种。
表1布兰斯菲尔德海峡冰海沉积物分类特征
4现代冰海沉积物类型分区和沉积环境
冰海沉积物的类型分区主要受岸线轮廓、海底地形及水文条件等环境因素的制约。不同类型的冰海沉积物有着不同的介质条件和相应的生物组合，反映特定的沉积环境。图1展示了布兰斯菲尔德海峡现代冰海沉积物类型的分布情况。
图1布兰斯菲尔德海峡冰海沉积物类型分布图
distribution of glacial-marine deposits in the Bransfield Strait,Antarctica
根据表层沉积物特征，将布兰斯菲尔德海峡现代冰海沉积物类型分区、沉积物基本特征和所反映的沉积环境简述如下。
残副冰碛物沉积区（Ⅰ）
ⅠA区：位于南部陆架－上陆坡环境。沉积物以砂砾为主，含少量泥和粉砂，分选差。组分中玄武岩岩屑含量高，火山玻璃含量较低，重矿物以橄榄石、辉石、角闪石和磁铁矿为主，粘土矿物以伊利石含量高于其他区域、蒙脱石含量低于其他区域为特征，表明陆源碎屑物质主要来自南极半岛西部。石英颗粒表面擦痕、撞击坑发育，部分已明显磨损圆化。硅藻和硅质壳有孔虫发育。本区临近南极半岛，搬运介质显然以冰川和冰筏为主，同时受到威德尔海冷水支流的强烈影响，水动力条件相对较强。
ⅠB区：位于海峡西北岛架－岛坡带和纳尔逊岛与罗伯特岛之间区域，北侧发育开放性海湾，为一种无或弱屏障环境。沉积物以砂砾为主，基本缺乏泥和粉砂，分选差。组分岩屑和火山玻璃含量高，重矿物以橄榄石、辉石、角闪石和磁铁矿为主，粘土矿物蒙脱石含量高，硅藻以深水组合为主，有孔虫以硅质壳、钙质壳和胶结壳混合组合为特征，石英颗粒机械作用结构特征清晰，表明陆源碎屑物质主要来自其北侧岛屿，水动力能量较高，后期海流改造作用较强。
ⅠC区：位于海峡东部，为一种无屏障开放性海洋环境。沉积物以砂砾为主，基本缺乏泥和粉砂，表层沉积物薄或缺失，分选性差，岩屑含量高且成分复杂，重矿物成分复杂，除常见的不稳定矿物外，还含较多的石榴子石、金红石和锆石，说明物源复杂，海流改造作用强烈，与本区可能是南极底层水流和威德尔海水流流经处，或者是一个高密度寒冷水团有关。
混合副冰碛物沉积区（Ⅱ）
ⅡA区：位于海峡中央海槽和南部下陆坡环境。沉积物以硅藻软泥或硅质泥粉砂为主，无砾石，主要由硅藻为主的生物硅质组分、陆源石英粉砂和火山物质三种成分组成，硅藻质量分数＞30%，最高达70%，说明海流冲刷作用相对较弱，沉积环境较为稳定，少量陆源物质来自南极半岛和南设得兰群岛。
ⅡB区：位于乔治王岛—纳尔逊岛格林威治岛一线以南岛架－岛坡带，北侧发育半封闭海湾与峡湾。沉积物以泥和粉砂为主，含少量砂砾。重矿物以橄榄石、辉石、角闪石和磁铁矿为主，硅藻以深水组合为主，钙质壳有孔虫有一定的地位，见低等植物根茎，说明控制沉积作用的主要因素是冰川，海流为次。据Kin等（1991）研究，马克斯韦尔湾为典型的冰川U型谷，谷底中部深500m，其中全新世沉积具有季节性纹泥层，为典型的冰海沉积。
ⅡC区：位于海峡西南部陆架－陆坡区。据黄惠玉等（1989）、林澄清等（1989）研究，该区沉积物为以泥和粉砂为主的混合副冰碛物。
火山喷出物沉积区（Ⅲ）
位于海峡西侧欺岛附近，为岛架环境。沉积物以火山碎屑物质（包括砾、砂和粉砂粒级）为主，火山玻璃质量分数高达72%～80%，物源显然与1969～1971年欺岛海底火山活动有关，当然也不能排除南设得兰群岛的火山碎屑物质来源，并受到冰筏和海流的改造作用。
布兰斯菲尔德海峡残副冰碛物和混合副冰碛物的分界，在海峡南部大致相当于上、下陆坡的分界，水深为700～800m；而其北界变化较大，在无开放性海湾地带，分界线相当于海冰带的前滨至滨外区，在有开放性海湾岛架－岛坡带，分界线接近岛坡下缘。
5沉积模式探讨
高水位/间冰期的沉积模式
根据布兰斯菲尔德海峡现代冰海沉积物类型分区和沉积环境，综合高水位/间冰期的沉积模式如表2，并阐述如下：
间冰期，海流侵蚀冲刷了水深小于约250m的陆架－上陆坡区（浅滩和台地），产生主要由冰筏粗碎屑和火山砾组成的残副冰碛物沉积作用；在水深更大区域，海流对沉积作用的影响明显减弱，主要发生源自浅滩和台地上侵蚀作用的砂、粉砂沉积作用，沉积物往往是泥质砂和砂质泥，且随着水深的增大而逐渐变细（图1，表2）。在深水区沉积物中，冰筏产生的细－中砾仍然存在，但组成比例比浅水区低得多。在较陡的陆坡、岛坡上，沉积物重力流沉积作用普遍存在，产生近源沉积相；粗碎屑颗粒再沉积重新组合为砾石和粗砂（Jeffers,1988;Jeffers等，1991）。
表2布兰斯菲尔德海峡高水位/间冰期沉积模式
在中央海槽和南部下陆坡区（通常称为布兰斯菲尔德盆地的底部），沉积物主要由三种组分构成：最主要的为硅质生物组分，通常为硅藻；陆源碎屑组分，主要为石英质粉砂.在陆坡底部最为丰富；火山碎屑组分（包括火山灰），往往来源于邻近海底和陆地火山喷发，以沉积物中的浸染层和独立的火山灰层（有时达数厘米厚）出现。典型的盆底沉积物为含火山灰的硅质泥和软泥。火山岛屿、海山和轴向火山脊（可能为弧后扩张中心）产生沉积物的次级坡向迁移作用，堆积了火山碎屑沉积物（如欺岛附近的火山喷出物沉积区Ⅲ）。盆底轴向火山脊可作为盆地内沉积物横向迁移的屏障（Jeffers等，1991），因此，来自南设得兰群岛的火山碎屑组分往往与盆底的火山碎屑、硅质碎屑组分相分隔。
南设得兰群岛的海湾和岬角及其南侧的海底峡谷向邻近盆底输送了大量南设得兰群岛上的火山碎屑沉积物，形成扇形沉积区：相反，南极半岛陆架上的沟槽似乎并没有为盆底输送大量的陆源碎屑沉积物（Jeffers,1988;Jeffers等，1991），南极半岛下陆坡上同样沉积了硅质泥和软泥。柱状沉积物中出现间冰期的粗碎屑组分，可能是由陆架－陆坡上的沟槽沉积物滑塌堆积作用产生。南部陆架－上陆坡的残副冰碛物说明，南极半岛上的冰川似乎未产生大量的细颗粒沉积物或冰融水，输送细颗粒组分至其北侧的海底沉积。
低水位/冰期的沉积模式
由于柱状沉积物取样数量和测试分析资料的限制，本文无法勾绘出冰期冰海沉积物的类型分区。现根据柱状沉积物特征和地震剖面资料，综合收集到的国外文献，将低水位/冰期的沉积模式归纳如表3，并简单探讨如下：
表3布兰斯菲尔德海峡低水位/冰期的沉积模式
冰盛期，南极半岛陆架和南设得兰群岛岛架（台地）为席地冰盖所覆盖。在南设得兰群岛岛架，冰盖席地线大致位于现代海平面以下200～375m水深之间（Anderson,1989）；而推测南极半岛陆架上可能存在更厚的冰盖，席地线大致可达陆架外缘，陆架上的沟槽也许为席地冰盖所覆盖。地震记录显示，南极半岛陆架沟槽前缘存在沉积物楔状体，并可能达到750m水深，形成一个水深更大的台地。假如南极半岛的陆架一直为冰盖所覆盖，那么这些沉积体系可能将继续接受沉积。由此可见，在陆架、岛架浅水台地区，主要发生冰川侵蚀作用和砂砾等粗碎屑的沉积作用，而南设得兰群岛的海湾、岬角区遭受冰川作用的强烈侵蚀，粗碎屑沉积物向海方向迁移；在陆坡区，以陆架区侵蚀而来的沉积物前积于缺乏沟、槽的区域为特征；在中央海槽和南部下陆坡区（盆底），深海生物沉积作用明显减弱，局部存在浊积层。地震资料显示，在盆底现代深海沉积地层之下具有一套超覆层序，解释为浊积层，是一种槽谷口的前积沉积，其成因可能始于滑塌、滑坡和碎屑流。
参考文献
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PRELIMINARY DISCUSSION ON THE SEDIMENTARY ENVIRONMENT AND SEDIMENTATION MODEL OF THE BRANSFIELD STRAIT,ANTARCTICA
Wu Nengyou,Duan Weiwu and Cai Qiurong
（Guangzhou Marine Geological Survey,Ministry of Land and Resources,Guangzhou 510760）
Abstract
Bransfield Strait,located in the high-latitudes of sub-Antarctica,is an actively-spreading back-arc basin and the ideal area for study of the marine-glacial sedimentation and sedimentary environments of the types of marine-glacial sediment and their distribution on Bransfiled Strait,Antarctica since Late Pleistocene were inferred based upon various data such as the lithology,composition,microbiological thanatocoenoses and surface texture of quartz gra in of 43-site samples of superficial and core sediments recovered during HY4-901 cruise,1990～ to the features above,the sedimentary environments and depositional models during the high-stand water（interglacial stage）and low-stand water（glacial stage）were preliminarily marine-glacial sediments may be divided into two types:residual paratill and compound different types of marine-glacial sediment that show the different environments are of the various medium conditions,lithology·composition and microbiological present marine-glacial sediments may be divided into 7 data h ave provided us with an opportunity to examine the marine-glacial sedimentation models for a tectonically active basin in glacial and interglacial addition to obvious tectonic and glacial influences,the sedimentation models emphasize the influence of eustatic changes on sedimentation.
Key words:marine-glacial sedimentary environment,sedimentation model,Bransfield Strait,Antarctica
注释
1.综合地层序列的建立
整个研究区中生代的沉积层序是在复杂的构造背景下形成陆相沉积(早—中三叠世的苏北及下扬子地区为海相碳酸盐沉积)。由于缺乏统一的海平面变化的对比标准,因此全区的层序地层对比以构造层序为准。这个构造层序相当于盆地发育的一个构造阶段或不同盆地原型的发育阶段。按照上述思路,将研究区可以划分为5个构造层序(表2-14)。
构造层序的界面均是区域不整合界面。在构造层序的框架内进行层序的划分,湖(海)盆地以湖(海)平面变化;冲积盆地以沉积旋回和相组合;火山岩盆地以火山岩旋回以及它们各自的界面特征来划分。全区可划分为24个层序。构造层序相当于Ⅱ级层序或超层序,层序基本属于Ⅲ级层序,部分为Ⅱ级层序。
表2-14 研究区中生界层序地层划分及对比
层序地层类型根据Vail(1987)的观点,依据不整合的类型或者发育位置,将层序分为两种,即Ⅰ、Ⅱ型层序。判断的依据是层序界面是否位于陆架之下。这种类型划分对陆相层序而言不容易掌握,而且不能反映层序中沉积体系构成。因此本项研究中的层序类型以探讨构造背景和层序内部构成为重点。研究区发育的层序类型主要有前陆盆地层序、挤压坳陷层序、拉张断陷层序和火山岩层序。
2.地层序列特征及控制因素
层序发育、分布和内部构成在全区具有差异性。控制不同构造层序的因素是不同阶段的构造运动,层序的控制因素为受构造运动影响与控制的沉降、沉积物供给和气候以及水位的变化。根据研究区发育不同的层序类型,来探讨层序的控制因素和层序特点。
(1)前陆盆地层序
此类型层序出现在下扬子地区晚三叠世和早中侏罗世,以及南华北地区的早中侏罗世,以构造层序B和C为代表。盆地充填的总体特征是具有向上变粗、变浅的序列。在下扬子层序4(黄马青组)以湖相沉积为主,层序5(范家塘组)转变为河湖-沼泽沉积为主。合肥盆地层序6、7(防虎山组)以河湖-沼泽沉积为主,层序8、9(圆筒山组)和层序11、12(周公山组)转变为以冲积扇沉积为主。控制这类层序的因素是与造山有关构造作用,控制了盆地的大小、物源供给和沉积中心的迁移,以至于盆地的消亡。
(2)挤压坳陷层序
此类层序出现在早中侏罗世的鲁西地区和渤海湾盆地区,分别属于构造层序B和C,和前述的前陆盆地层序分别对应,即晚三叠世下扬子地区和华北北部地区的B构造层序,早中侏罗世下扬子、合肥盆地和鲁西的C构造层序。在充填序列上二者有相似之处,均具有向上变浅、变粗的特征,如鲁西地区层序7、8(坊子组)以湖沼沉积为主,层序9(三台组)以河流冲积扇为主,而且之间有大的间断,使坊子组缺失严重。但在构造位置上有差别,它们离造山带前缘远,或靠近非主体造山带——郯庐断裂带(有俯冲的走滑造山带)。控制这类层序发育的因素是挤压构造作用、物源供给。
(3)拉张断陷层序
这是本区发育最为广泛的层序,属于构造层序D和E。晚侏罗—早白垩世,整个研究区处西太平洋板向欧亚板块俯冲所形的左旋应力环境中,但不同地区所遭受的应力性质具有差异性。如合肥盆地开始断陷活动期间沉积了朱巷组(层序19、20),主要发育在盆地郯庐断裂带、吴集断裂带与肥中断裂带旁侧及大别山北缘,主要以浅湖相、河沼相及冲积扇相为主。而处于郯庐断裂带右侧的胶莱盆地在早白垩世时期,处于斜张局部应力场,在该时期沉积了莱阳组沉积(层序14~16),主要以深湖相、河流相、冲积扇相为主。控制这类层序发育的因素是物源供给、区域拉张应力及郯庐断裂带左行走滑活动。
(4)火山岩层序
这是一类特殊的层序类型,主要发育在早白垩世早、晚期。主要由火山岩、火山碎屑岩和碎屑岩组成。由于层序的主体是火山岩,因此层序的划分是根据火山岩发育旋回而确定的。如胶莱盆地青山组(层序17~20)根据火山序列与旋回划分了四个层序,属于构造层序D。周期的火山活动及其相应构造作用控制了盆地的形成,也控制了火山物质的盆地充填。
3.中生界地层序列沉积特征
(1)中生代沉积相类型及特征
郯庐断裂带沿线中生代陆相盆地广泛发育,而且沉积作用具有明显的特点,表现为:①构造对沉积具有控制作用,包括沉积类型和沉积类型的时空组合与配置;②陆相地层结构具有特殊性,在纵向和横向分异快;③火山物质在盆地充填中占有相当的比例,而且伴生、相变的情况非常普遍;④盆地充填的厚度巨大。基于上述特点,根据野外露头剖面和钻井剖面,对郯庐断裂沿线主要识别出了冲积扇相、河流相、三角洲相、扇三角洲相、湖泊相和沼泽相等6种类型。
1)冲积扇相。冲积扇主要发育在山前地区,常常形成在沉积层序发育的早期。冲积扇相是砾岩、砂砾岩和砂岩组合,分选性不好,成层性一般不好,有时也明显。垂向上粗细频繁交替,多发育粒序层理。在测井曲线(自然电位)上一般表现为高振幅、具有齿化的箱形和钟形的曲线特征。在扇根、扇中和扇端曲线特征有些变化,如在扇端曲线多为平直段夹中低振幅的反向齿形曲线。研究区内几乎所有的中生代盆地都发育有冲积扇沉积,如胶莱盆地莱阳组底部和王氏组下部、合肥盆地凤凰台组、下扬子区钟山组等。
2)河流相。河流相主要由河道相和河漫滩相构成,曲流河沉积中这种二元结构明显,尤其是洪泛盆地(河漫湖)沉积在河漫滩相中比例很大,但在辫状河中河道相占主导。河流相是砂岩、砾岩、泥岩组合,发育粒序层理、板状、楔状和槽状交错层理以及水平层理,常含有植物碎片。在测井曲线(自然电位)上辫状河主要为箱形,在上部曲线齿化变小,向光滑过渡。曲流河的曲线为钟形,齿化到微齿,齿中线内收敛。
在研究区内河流相是主要的一种沉积组合,在胶莱盆地王氏组各种类型的河流沉积广泛发育,合肥盆地防虎山组、圆筒山组也十分发育。
3)湖泊相。湖泊相是陆相沉积盆地的一种主要沉积相类型,包括了自滨湖到浅湖、半深湖和深湖的相类型。滨(浅)湖相为砂岩、粉砂岩组合;浅湖相为粉砂岩、砂岩、泥岩组合;(半)深湖相为泥岩、粉砂岩组合。滨湖相发育大至中型交错层理和沙纹层理,浅湖相发育沙纹层理,而深湖相发育水平层理,并常发育灰岩和泥灰岩层或结核。另外在深湖沉积中多发育有浊流沉积(也称为湖底扇或水下扇)。
研究区内湖泊相十分发育,如胶莱盆地莱阳组水南段、合肥盆地的侏罗系防虎山组、白垩系朱巷组、鲁西的蒙阴组、下扬子地区的浦口组都广泛发育湖泊沉积。
4)(扇)三角洲相。扇三角洲是冲积扇进入湖泊形成的,水上部分可成为冲积扇或扇三角洲平原,水下部分称为扇三角洲前缘或扇三角洲。对于整个沉积体完全进入水下,又称水下冲积扇或扇三角洲。这一类沉积体与湖底扇或水下扇的区别是,前者为一次物源,即物源剥蚀区的沉积物直接供给,后者为二次物源,即先期沉积的沉积物被再次搬运而形成的。扇三角洲相为砾岩、砂岩、粉砂岩组合。发育粒序层理、交错层理和变形层理。扇三角洲平原相与冲积扇相相似,能够反映扇三角洲相的是扇三角洲前缘相,总体上具有向上变粗的沉积序列。在测井曲线上为箱形—漏斗形曲线,中幅齿化。
三角洲是河流入湖形成的,相比粒度细一些。三角洲相为砂岩、粉砂岩、泥岩组合,发育粒序层理、交错层理、沙纹层理和变形层理。在测井曲线上,三角洲平原具有曲流河特征,曲线为箱形和钟形,上部细齿增多,齿中线内收敛。三角洲前缘曲线为高幅漏斗形—箱形组合,曲线微齿化。
(2)中生代沉积相垂向组合特征
根据研究区沉积相类型特征,划分出陆相盆地中沉积相的垂向序列组合类型,用以反映陆相盆地以及不同构造区域的岩相古地理特征。沉积相类型的划分是垂向序列组合研究的基础。为便于识别和反映充填条件,沉积相以相为标准,而一般不进行亚相和微相的细分。只有在特殊情况下为表达结构才使用亚相。
本分类所涉及的沉积相有冲积相、湖泊相、河湖相、湖沼相、冲积平原相和火山岩相。
冲积相主要包括冲积扇、扇三角洲和山间河流沉积。湖泊相主要半深湖、深湖以及浊流等重力流沉积。湖沼相主要是沼泽体系和一些小型湖泊沉积。河湖相是指河流和湖泊频繁发育的沉积。冲积平原相主要为曲流河和泛滥盆地沉积。火山岩相包括火山熔岩和火山碎屑岩。
沉积相的垂向组合可以根据沉积序列中无火山岩发育和有火山岩发育的情况分为两类,即无火山岩充填类(A)和有火山岩充填类(B)。每类中再根据在一个沉积旋回中沉积相在纵向上的组合不同,即沉积相的发育不同,分为28型(表2-15)。表中各种类型的描述是由下而上的,如A1冲积相-湖泊相-冲积相,代表一个有冲积相过渡为湖泊相,再转化为冲积相的一个伴随水进-水退的沉积旋回。
无火山岩充填类,共18型。其中A1为完整型,其他为不完整型。A2为由两种相类型组合而成的向上变细或上变深的序列。A4也为由两种相类型组合而成的向上变粗或变浅的序列。A3虽然也是由两种相(也可能是一种相)组成的序列,但无法区分粒序。A5、A6、和A7同样是由三种相类型组合形成的序列,但它们中部的相不是湖泊相,而是河湖相、湖沼相和冲积平原相。这三种类型的序列虽然也反映了水进-水退的过程,但反映该地区没有发育大湖期或者最大湖侵没有波及到。A6最接近完整型。
有火山岩充填类,共10型。其中B1-0、B2-0、B3-0均为完整型,只是火山岩发育的位置有所不同,其他为不完整型。B1为火山岩发育在序列的最底部。B2为火山岩发育在湖泊形成以前。B3为火山岩发育在湖泊形成之后。不完整型是有两种或三种相组合而成的。
晚泥盆世到石炭纪沉积相包括陆相、海相、海陆交互相及火山岩相。常见有如下一些沉积类型：
1.陆相
柴达木盆地晚泥盆世—石炭纪陆相沉积主要见于晚泥盆世，石炭纪仅少数见及，常见有湖泊相、冲积扇相和沼泽相。
（1）湖泊相
根据研究区沉积特点，可分为滨湖亚相、浅湖亚相、滨浅湖亚相和湖湾亚相。
1）滨湖亚相主要见于晚泥盆世和晚石炭世，岩性为粉砂岩、石英长石砂岩，长石砂岩、砂质页岩，局部夹煤线。具波痕、交错层理、龟裂构造，含植物。主要见于沙流水群、牦牛山群、契盖苏群、克鲁克组；
2）浅湖亚相主要见于晚泥盆世和晚石炭世，岩性为砂质粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，粉砂岩，碳质页岩及石英砂岩。含植物和胴甲鱼类。主要见于契盖苏群、太原群。浅湖亚相对于油气的聚集非常有利；
3）滨浅湖亚相主要为中粒石英砂岩，含粒岩屑质长石砂岩、钙质岩屑砂岩、石英长石砂岩、夹砂砾岩，含植物、鱼类，具平行层理、楔状交错层理、波痕及龟裂构造。分别见于老君山群、契盖苏群、和阿木尼克组；
4）湖湾亚相见于沙流水群、牦牛山组，岩性为灰、深灰色泥、钙、白云质粘板岩，钙、泥质粉砂岩夹火山碎屑岩、砂岩，局部夹石膏凸镜体；含植物和鱼类。
（2）冲积扇相
包括扇根、扇中、扇端三个亚相。
1）扇根亚相分布于冲积扇的顶部其沉积物主要由分选极差的复成分砾岩、砂砾岩组成，集中见于晚泥盆世老君山群、沙流水群、牦牛山群、契盖苏群、阿木尼克组，根据沉积特征，经野外实地观察，本报告将原城墙沟组下部1～3层归入晚泥盆世阿木尼克组，将五龙沟组下部（1～13层）归入晚泥盆世契盖苏群。
2）扇中亚相位于冲积扇的中部，其沉积物主要由砂岩、砾状砂岩、砾岩组成，含植物，具平行层理、偶见楔状交错层理。分别见于晚泥盆世老君山群、沙流水群、牦牛山群、阿木尼克组，及契盖苏群；
3）扇端亚相，又称扇缘，位于冲积扇的趾部，沉积物主要由砂岩、泥质粉砂岩和含砾细砂岩组成，夹粉砂岩和黏土岩。见于沙流水群、牦牛山群、阿木尼克组、契盖苏群。
（3）沼泽相
石炭纪最为发育，特别是晚石炭世。根据岩石组合特征及沉积特点可划分为闭流沼泽、覆水沼泽、泥炭沼泽三种基本类型。
1）闭流沼泽亚相以深灰、黑色粉砂岩、黏土岩、和粉砂质黏土岩为主，一般层理不发育、含植物，偶见铁质页岩、菱铁矿层、主要见于晚石炭世早期羊虎沟群、克鲁克组。
2）覆水沼泽亚相水体相对较深，沉积物有黑色碳质页岩、碳质泥岩，粉砂质页岩、碳质页岩，夹煤层、菱铁矿结核发育平行层理或波状层理，含植物，分别见于党河南山组、羊虎沟群、杂多群，加麦弄群。
3）泥炭沼泽亚相为主要的成媒环境，沉积物为黑色碳质页岩、泥质页岩，粉砂质页岩，夹煤线、煤层，局部有石膏，具水平层理、波状层理。分别见于臭牛沟组、羊虎沟群、克鲁克组、太原群、扎布萨尕秀组、加麦弄群。
2.海相
研究区海相沉积集中发育于石炭纪，包括滨岸相、潟湖相、潮坪相、浅海陆棚相、浅海陆盆相、台地边缘相、台地相、浅海—次深海相。
（1）滨岸相
又称滨海相，属于无障壁滨海环境，它是大陆与开阔海的过渡地带，研究区滨岸相可分出前滨、近滨、后滨三个亚相。
1）后滨亚相沉积物为钙质石英砂岩、钙质砂岩、粉砂质页岩、粉砂岩。具羽状交错层理，不对称波痕，分别见于大冰沟组、党河南山组、怀头他拉组、大干沟组、羊虎沟群、太原群、克鲁克组。
2）前滨亚相沉积物以中砂为主，多为细砂岩、粉砂岩、粉砂质页岩、夹钙质砂岩具交错层理，不对称波痕，偶含植物和介形类。分别见于大冰沟组、臭牛沟组、克鲁克组、太原群、因格布拉克组、扎布萨尕秀组、加麦弄群、冷科1井、霍参1井。
3）近滨亚相又称临滨亚相，可细分为下临滨、中临滨和上临滨三个微相，沉积物主要为中、细粒的长石石英砂岩（有时为纯净的石英砂岩）、粉砂岩，夹粉砂质泥岩，钙质粉砂岩，有时见砾岩和砂砾岩（上临滨）。多见交错层理，不对称波痕，少量平行层理。局部地区底栖动物和植物化石多见。分别见于大冰沟组、城墙沟组；臭牛沟组、党河南山组、土尔根大坂群、怀头他拉组；大干沟组、羊虎沟群、克鲁克组、太原群、因格布拉克组、扎布萨尕秀组、捎斯兰赶陇组。
（2）潟湖相
它属于障壁海岸相沉积环境，是被障壁岛所遮拦的浅水盆地沉积。其沉积物主要为陆源碎屑物质和化学沉积物质为主：包括清水潟湖亚相、沼泽化潟湖亚相和咸水潟湖亚相。研究区主要出现在中南祁连山沉积区，特别是石膏沉积主要见于早石炭世。
1）清水潟湖亚相又称淡化潟湖，其沉积物主要为钙质粉砂岩、粉砂质黏土岩、黏土岩，泥灰岩。含黄铁矿、菱铁矿，多见水平层理，少数有交错层理，波痕。含广盐性生物化石（双壳类、腹足类等）。分别见于大冰沟组、羊虎沟群。
2）沼泽化 湖亚相属于沼泽化淡水 湖沉积环境，又称滨海沼泽，其沉积物除陆源碎屑外，主要为泥炭堆积，含煤层，植物化石丰富。与泥炭沼泽亚相区别经常有生物碎屑灰岩互层出现，后者含珊瑚、腕足类及 类化石。分别见于扎布萨尕秀组、太原群。
3）咸水潟湖亚相沉积物以粉砂岩、粉砂质泥岩为主，夹石膏和盐岩。多见水平层理，生物数种单调，目前仅见于大冰沟组、党河南山组。
在潟湖环境中，由于水体安静，生物数量多，有利于有机质的堆积、保存和向石油的转化，因此潟湖是良好的生油环境。
（3）潮坪相
又称潮滩，其主要部分位于潮间带，沉积物为砂岩、粉砂岩、碳质页岩和泥岩的薄互层，有时夹粘土质页岩、煤线，含植物。具典型的复合层理，压扁层理、波状层理，研究区内多为碎屑岩相潮间带沉积环境，属混合坪亚相，分别见于党河南山组、羊虎沟群、太原群、杂多群。
（4）浅海陆盆碎屑岩相
又称陆架相，研究区多属于潮控型浅海陆棚沉积环境，沉积物主要为陆源碎屑物质，多发育砂砾岩、石英砂岩、粉砂岩，页岩，夹灰岩，含植物、动物化石，可见交错层理。主要见于臭牛沟组、土尔根大坂群、怀头他拉组、大干沟组、克鲁克组、太原群、中吾农山群。
（5）浅海陆盆碳酸盐相
为潮下较深水陆棚低能带，包括浅海盆地亚相、浅海盆地边缘亚相、广海陆盆亚相（相当于威尔逊1975年划分的1～3相带）。
1）浅海盆地亚相：岩性在研究区内多见灰黑色生物泥质灰岩、泥灰岩，泥岩，夹页岩、粉砂质泥岩，煤层，局部为钙质砂岩，含珊瑚，腕足类。见于克鲁克组、中吾农山群、扎布萨尕秀组、加麦弄群、霍参1井。
2）广海陆盆亚相：在研究区内主要为砂质灰岩、薄层灰岩、泥灰岩、砂岩、页岩、砂质、碳质页岩不均匀互层，（局部夹煤层）。含珊瑚、腕足类、 类及腹足类，及植物。见于城墙沟组、臭牛沟组、怀头他拉组、羊虎沟群、克鲁克组、缔敖苏组、太原群、尕丘1井。
3）浅海盆地边缘亚相：研究区内岩性为中厚层状灰岩、泥质灰岩、燧石灰岩、夹碳质页岩，总的特征是陆源物质较少，含珊瑚、腕足类、 类、苔藓虫，植物等。见于党河南山组、克鲁克组、太原群。
（6）台地边缘相
位于潮下高能带，相当于威尔逊1975年划分的4～6相带，包括台地前缘斜坡亚相、台地边缘生物礁亚相、台地边缘浅滩亚相。
1）台地前缘斜坡亚相：岩性为灰岩、泥灰岩、碳质泥岩、钙质、碳质页岩，夹石英砂岩，粉砂岩，含珊瑚、腕足类、 类、双壳类、海百合茎，多见于城墙沟组、怀头他拉组、太原群、中吾农山群、四角羊沟组、浩特洛哇组、克鲁克组、杂多群。
2）台地边缘生物礁亚相：主要为生物礁灰岩、生物障积岩，生物化石非常丰富，很少有碎屑岩加入，研究区内相当发育，特别是早石炭世，岩性分别为生物灰岩、中厚层状灰岩。见于穿山沟组、城墙沟组、五龙沟组、臭牛沟组、党河南山组、土尔根大坂群、怀头他拉组、大干沟组、中吾农山群、扎布萨尕秀组、四角羊沟组。
3）台地边缘浅滩亚相：其分布规模与台地边缘生物礁亚相相似，主要为颗粒灰岩，夹少量砂岩，研究区内多发育中厚层状灰岩夹砂岩、砂质页岩，具交错层理和不对称波痕，含珊瑚、腕足类。见于穿山沟组、城墙沟组、五龙沟组、党河南山组、土尔根大坂群、怀头他拉组、大干沟组、哈拉郭勒群、缔敖苏组、克鲁克组、捎斯兰赶陇组、中吾农山群、扎布萨尕秀组、四角羊沟组、加麦弄群。
（7）台地相
位于潮下—潮上低能带。相当于威尔逊1975年划分的7～9相带。包括开阔台地亚相、局限台地亚相、台地蒸发岩亚相。
1）开阔台地亚相：岩性单一、几乎全部为中厚层状灰岩，偶夹少量泥质灰岩、燧石团块，含珊瑚、腕足类等，多不形成成礁体。其分布较广，分别见于党河南山组、臭牛沟组、土尔根大坂群、怀头他拉组、大干沟组、羊虎沟群、克鲁克组、中吾农山群、四角羊沟组、捎斯兰赶陇组、杂多群、加麦弄群、冷科1井。
2）局限台地亚相：主要为薄层灰岩，局部为白云岩化，夹紫红色石英砂岩、粉砂岩，页岩、硅质岩。偶见珊瑚、腕足类。多与开阔台地相相伴出现，分别见于党河南山组、怀头他拉组、大干沟组、土尔根大坂群、缔敖苏组、克鲁克组、因格布拉克组、四角羊沟组、捎斯兰赶陇组。
3）台地蒸发岩亚相：主要为白云岩、石膏见于中吾农山群、臭牛沟组。
（8）浅海—次深海相
目前仅见于土尔根大坂群，为一套浅灰色、灰色片理化砂岩、石英片岩，夹千枚岩，其原岩细碎屑岩类。推测为浅海—次深海相。
3.火山岩相组
火山岩在晚泥盆世—石炭纪时期均有发育，均分布在柴达木盆地南缘和北缘。近年来，大量事实表明，火山岩和火山碎屑岩是重要的油气储集层，特别是新疆准噶尔盆地石炭纪火山岩已经成为重要的产油气层位。研究区内的晚泥盆世—石炭纪火山岩主要包括爆发相和溢流相，次火山岩相少见。
（1）爆发相
为火山爆发期形成的火山碎屑岩，研究区可见火山斜坡亚相、远火山口亚相、火山沉积亚相。
1）火山斜坡亚相：位于火山锥的斜坡上，岩性为安山岩、安山玢岩，火山角砾岩、泥灰岩、夹英安岩、石英砂岩、钙质板岩，其中以火山角砾岩为主要特征。分别见于牦牛山组、哈尔扎组、缔敖苏组。
2）远火山口亚相：位于火山锥底部及其附近，由熔岩和火山碎屑岩组成，见于中吾农山群，岩性为熔岩、层凝灰岩、凝灰岩。
3）火山沉积亚相：沉积多位于火山锥的中下部位。以凝灰岩、层凝灰岩为主，夹凝灰质砂岩，具交错层理、不对称波痕。见于土尔根大坂群、中吾农山群、四角羊沟组。
（2）溢流相
一般分布于熔岩锥及其附近位置，主要由火山岩组成，包括溢流亚相和次火山岩亚相，研究区内仅见溢流亚相。
溢流亚相：岩性为熔岩类，一般不见火山碎屑，主要为安山岩，集块岩，玄武岩、流纹岩等。见于牦牛山组、大干沟组、哈拉郭勒群、四角羊沟组。
东巴伦支盆地根据露头和钻井揭示在前寒武系基底之上发育有前上泥盆统、上泥盆统-下二叠统、上二叠统-三叠系、侏罗系-白垩系以及第三系（古、新近系）的沉积盖层。其中生界层序是东巴伦支海盆主要的含油气层序（图6-2）。
1.上二叠统-三叠系巨层序
上二叠统-下三叠统巨层序在盆地中缺失严重，仅在南巴伦支坳陷分布，而其他层序在东巴伦支盆地的大部分地区都有分布。这套巨层序被划分成4个层序：上二叠统-下三叠统、下三叠统、中三叠统和上三叠统。
在东巴伦支盆地的周边三叠统主要以陆相沉积为主。而盆地内部在晚二叠世和早三叠世时期主要是海相环境。早三叠世后期，盆地大面积暴露于地表，在南巴伦支坳陷侧翼发育河道体系。
图6-2 东巴伦支盆地地层综合柱状图
（据IHS，2008，经修改）
Ingoydjupet群：该套地层发育于三叠系斯基特统-下诺利阶，为海相三角洲、浅海陆架沉积，岩性主要是页岩、泥岩、粉砂岩和砂岩。与上覆Realgrummen群为整合接触（图6-3）。
图6-3 巴伦支海西南地层综合柱状图
（据Gabrielsen al.，1997，经修改）
下、中三叠统：东巴伦支盆地的下、中三叠统为陆相（河流-冲积相）、过渡相（三角洲平原）和浅海相（浅水和深水陆架）沉积，岩性为页岩、砂岩和粉砂岩，最小厚度约6000 m。与上覆上三叠统和下伏上二叠统均呈整合接触。
Realgrunnen群（挪威）：该套地层属于上三叠统上诺里阶-中侏罗统巴柔阶，与上覆特斯腾格伦嫩群为不整合接触，与下伏Ingoydjupet群为整合接触。
2.中、上侏罗统巨层序
东巴伦支盆地的中、上侏罗统包括从阿连阶到伏尔加阶的地层，为过渡相（三角洲平原）、海相（浅水陆架和深水陆架）沉积，主要岩性为砂岩、页岩、粉砂岩和煤层，与上覆下白垩统及下伏下侏罗统均呈整合接触。
3.白垩系-新近系巨层序
巴伦支盆地下白垩统主要为浅海相泥岩、页岩和粉砂岩，上部逐渐过渡为海相和陆相交互层，其中陆相沉积物的数量较大。关于上白垩统地层的信息很有限，主要为滨浅海相砂岩，在盆地西南部岩性变细，夹碳酸盐岩和凝灰岩。在巴伦支盆地深水区的尼欧克姆统为深色页岩，浅水区的岩性为粉砂岩、细砂岩与褐煤互层。
在古近纪和大部分新近纪期间，盆地发生隆升，周边大部分地区受到抬升和侵蚀，东巴伦支盆地的大部分地区成为滨岸带-浅水陆架环境，以砂岩为主，在盆地西南部主要为泥岩、页岩和粉砂岩，在古近系中偶夹凝灰岩。
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兰州地质所现有职工108人，其中研究员18人，副高级职称人员20人，具博士学位者14人，具硕士学位者13人。2人获“五一”劳动奖章，32人获政府特殊津贴。在读研究生51人，其中在站博士后3人，博士生22人，硕士生29人。近几年来，研究所面向学科发展前沿和国家需求，承担和完成了多项重大科研任务，其中国家重点科技攻关、973及攀登项目56项，国家自然科学基金项目34项，国际合作项目19项，中科院及省部委重点项目29项，企业重要横向合作项目51项。发表学术论文1000余篇，其中SCI收录200余篇,出版专著36部，为企业完成科研报告170余份；获得国家科技进步一等奖和二等奖各1项、国家自然科学四等奖1项、省部级奖12项。科研成果取得了显著的社会和经济效益，为石油天然气地质理论研究和我国油气资源勘探做出了重要贡献。主办国家级自然科学核心刊物《沉积学报》，合办《天然气地球科学》杂志和《天然气水合物网站》，挂靠甘肃省矿物岩石地球化学学会。